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《现代密码学》教学大纲
作者:管理员  来源:本站原创  发布时间:2016年5月11日  点击次数:353

《现代密码学》教学大纲

Modern Cryptography

 

课程编码:09A03130            学分:3.5                课程类别:专业任选课

计划学时:64           其中讲课:48             实验或实践: 0           上机:16

适用专业:信息与计算科学

推荐教材:Douglas R.Stinson著,冯登国译,密码学原理与实践(第三版),电子工业出版社,2013.

参考书目:

1. 冯登国,裴定一. 密码学导引,科学出版社,2002.

2. Jonathan K, Yehuda L, Introduction to Modern Cryptography, CRC Press, 2014.

3() Bruce Schneier 著,吴世忠, 祝世雄, 张文政等译,应用密码学,机械工业出版社,2000.

 

课程的教学目的与任务

通过本课程的教学,使学生对密码学领域的基本概念、基本理论和基本应用有全面的了解,为进一步学习信息安全专业知识、从事信息安全理论研究及相关应用开发打好基础。了解密码学发展简史;掌握密码体制相关概念;理解密码体制的设计思想;掌握常用密码算法的设计机制,包括DESAESRSAECC等;掌握对称密码体制的设计和分析特点;掌握非对称密码体制的设计和分析特点;掌握认证体系相关知识,包括数字签名、身份认证和消息认证等;了解密码应用技术;增强学生的信息安全意识,增强网络安全防范的能力。

 

课程的基本要求

1、使学生了解现代密码学的发展简史及其研究的主要内容,掌握现代密码学中的相关概念。

2、熟练掌握典型的密码算法,了解各算法的发展状况及其安全现状。

3、具备实现一些简单密码算法的能力;掌握OpenSSL密码算法库的用法;了解现代密码学在网络通信中的应用。

 

各章节授课内容、教学方法及学时分配建议(含课内实验)

第一章  引 言                                       建议学时:2

[教学目的与要求]  了解密码学的发展的历史;深入理解密码学的基本概念。

[教学重点与难点]  密码学的基本概念。

[      ]  以课堂讲授为主,课堂讨论和课下自学为辅。

[      ]

第一节  密码学的发展简史

第二节  密码学的基本概念

 

 

第二章  古典密码体制                                 建议学时:4+2(上机)

[教学目的与要求]  熟练掌握几种古典密码体制;了解古典密码的统计分析方法。通过上机实验体会移位密码体制和仿射密码体制的加解密过程。

[教学重点与难点]  置换密码,仿射密码,Hill密码,密码分析方法。

[      ]  以课堂讲授为主,上机实验和课下自学为辅。

[      ]

第一节  几个简单的古典密码体制

一、移位密码

二、代换密码

三、仿射密码

四、维吉尼亚密码

五、希尔密码

第二节  古典密码体制的分析方法

一、仿射密码的分析方法

二、代换密码的分析方法

三、维吉尼亚密码的分析方法

四、希尔密码的分析方法

五、上机实验项目1:移位密码体制、仿射密码体制的实现          

 

第三章  分组密码体制                                  建议学时:8+4(上机)

[教学目的与要求]  掌握分组密码的基本原理;熟练掌握DESAES的加密算法及其工作模式;掌握OpenSSL密码算法库的用法;通过上机实验掌握DESAES的加解密过程以及OpenSSL的接口。

[教学重点与难点]  DESAES的工作原理;各种工作模式;OpenSSL密码算法库的用法。

[      ]  以课堂讲授为主,上机实验和课下自学为辅。

[      ]

第一节  基本原理

第二节  数据加密标准DES

一、DES的描述

二、DES的分析

三、上机实验项目2:数据加密标准DES的实现

第三节  DES的工作模式

一、ECB模式

二、CBC模式

三、CFB模式

四、OFB模式

五、CTR模式

第四节  高级加密标准AES

一、AES的描述

二、AES的分析

第五节  OpenSSL密码算法库

一、OpenSSL的架构

二、OpenSSL密码算法库的用法

三、上机实验项目3:AES的实现,OpenSSL的用法

 

第四章  公钥密码体制                                   建议学时:14+2(上机)

[教学目的与要求]  掌握公钥密码的数学基础;了解大素数的测试方法;掌握ELGamal公钥密码算法、椭圆曲线公钥密码算法、Rabin及背包密码体制;熟练掌握 RSA公钥密码算法。通过上机实验掌握RSA的加解密过程并体会其加解密速度。

[教学重点与难点]  RSAELGamal算法及椭圆曲线密码系统。

[      ]  以课堂讲授为主,上机实验和课下自学为辅。

[      ]

第一节  公钥密码理论基础

一、欧几里德算法

二、中国剩余定理

三、欧拉函数

第二节  RSA公钥密码

一、算法的描述

二、算法的安全性分析

三、上机实验项目4:RSA公钥密码算法的实现

第三节  素性检测

一、Legendre和Jacobi符号

二、Solovay-Strassen算法

三、Miller-Rabin算法

第四节  ELGamal公钥密码

一、离散对数问题

二、ELGamal密码体制的描述

三、安全性分析

第五节  椭圆曲线公钥密码

一、实数上的椭圆曲线

二、模素数的椭圆曲线

三、椭圆曲线的性质

四、椭圆曲线上密码体制的描述

 

第六节  Rabin及背包密码体制

一、体制的描述

二、安全性分析

 

第五章  序列密码与移位寄存器                            建议学时:8

[教学目的与要求]  掌握线性移位寄存器的构造方法及其表示方法、m序列的伪随机性、B-M算法;会求线性移位寄存器序列的周期;了解线性移位寄存器序列的极小多项式理论。

[教学重点与难点]  利用移位寄存器生成密钥流;寄存器的多项式理论。

[      ]  以课堂讲授为主,课下自学为辅。

[      ]

第一节  序列密码的基本原理

第二节  移位寄存器与移位寄存器序列

第三节  线性移位寄存器的表示及序列的周期性

一、移位寄存器的多项式表示

二、线性移位寄存器的矩阵表示

三、序列的周期性

第四节  线性移位寄存器的序列空间及线性移位寄存器序列的极小多项式

一、序列空间

二、极小多项式理论

第五节  m序列的伪随机性 及B-M算法

一、m序列的特性

二、B-M算法

 

第六章  数字签名                                        建议学时:4+2(上机)

[教学目的与要求]  了解数字签名的基本特性;熟练掌握RSAELGamal签名方案算法;了解数字签名标准DSS算法。通过上机实验体会RSA签名方案算法及其运行速度。

[教学重点与难点]  RSAELGamal数字签名算法

[      ]  以课堂讲授为主,上机实验和课下自学为辅。

[      ]

第一节   基于RSA的数字签名

一、 基于RSA的数字签名算法

二、 上机实验项目5:RSA数字签名算法的实现

第二节   ELGamal签名方案

第三节  数字签名标准DSS

 

第七章  Hash函数                                        建议学时:4+2(上机)

[教学目的与要求]  理解Hash函数的概念、性质;掌握MD5算法与SHA1算法; 了解消息认证码的作用和构造方法。通过上机实验体会MD5算法的功能和运行速度。

[教学重点与难点]  MD5SHA1 的工作原理

[      ]  以课堂讲授为主,上机实验和课下自学为辅。

[      ]

第一节   Hash函数的性质

第二节   Hash函数MD5

一、 MD5算法

二、 上机实验项目6:MD5算法的实现

第三节  Hash函数SHA1

第四节  消息认证码

 

第八章  密码协议                                        建议学时:4+4(上机)

[教学目的与要求]  了解密码协议的特点;了解身份认证方案和零知识证明;掌握主要的密钥分配协议和密钥协商协议;掌握主要的秘密分享方案。了解密码协议在通信网络中的应用。通过上机实验掌握D-H算法以及协议分析工具wireshark的用法。

[教学重点与难点]  密钥分配与密钥协商协议,秘密共享方案

[      ]  以课堂讲授为主,上机实验和课下自学为辅。

[      ]

第一节  密钥分配与密钥协商

一、密钥分配

二、密钥协商

三、上机实验项目7: 密钥协商协议D-H算法的实现

第二节  秘密共享

第三节   身份认证

第四节   零知识证明

第五节   密码协议在通信网络中的应用

一、密码协议在通信网络中的应用举例

二、上机实验项目8:协议分析工具wireshark的用法

 

 

 

                                            撰稿人:徐承波    审核人:靳绍礼   

 
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