《現(xiàn)代密碼學1》課程教學大綱

《現(xiàn)代密碼學1》教學大綱一、課程基本信息課程名稱現(xiàn)代密碼學ModernCryptography課程編碼SCC262121020開課院部理學院課程團隊現(xiàn)代密碼學學分2.0課內(nèi)學時32講授32實驗0上機0實踐0課外學時0適用專業(yè)計算機科學與技術授課語言中文先修課程高等數(shù)學（2-1）、離散數(shù)學（2-1）、離散數(shù)學（2-2）、高等數(shù)學（2-2）、線性代數(shù)課程簡介（限選）現(xiàn)代密碼理論是現(xiàn)代信息安全技術的理論基礎和核心。它包含兩個密切相關的方面，其一是密碼編碼學，研究如何設計好的密碼方案和密碼協(xié)議；其二是密碼分析學，研究攻破一個密碼系統(tǒng)的途徑，恢復被隱蔽信息的本來面目。本課程的主要目的是讓學生學習和了解密碼學的一些基本概念。具體來講，通過本課程的學習，使學生理解古典密碼體制、分組密碼體制、公鑰密碼體制、流密碼、數(shù)字簽名和密碼協(xié)議的基本概念、基本理論以及基本運算，領會密碼體制設計與分析的基本思想與方法，了解密碼產(chǎn)品的基本工作原理，從而培養(yǎng)學生在實踐中解決問題的能力。本課程屬于信息與計算科學專業(yè)的專業(yè)課程，是數(shù)學在信息安全中的一個重要應用，是一門理論性和應用性很強的課程。Moderncryptographyisthetheoreticalfoundationandcoreofmoderninformationsecuritytechnology.Itcontainstwocloselyrelatedaspects.Oneisthecodingtheorywhichfocusesondesigninggoodcryptographicschemesandcryptographicprotocols.Theotheriscryptanalysiswhichfocusesonbreakingacryptographicsystemandrestorethetrueinformation.Themaingoalofthiscourseistomakestudentslearnthebasicconceptsofcryptography.Specifically,bylearningthiscourse,studentswillunderstandbasicconcepts,theoriesandoperationsoftheclassicalcryptography,blockcipherandpublickeycryptography,streamcipher,digitalsignature,andcryptograph-icprotocols,comprehendthebasicideaandmethodofdesignandanalysisofcryptographicsystem,understandthebasicprincipleofcryptographicproductsandcultivatethestudents'abilitytosolveproblemsinpractice.Moderncryptographyisaprofessionalcourseforthespecialtiesofinformationandcomputingscience,anditisanimportantapplicationofmathematicsininformationsecurity.Additionally,itisalsoacoursewithstrongtheoryandapplication.負責人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標序號代號課程目標OBE畢業(yè)要求指標點任務自選1M1目標1:了解現(xiàn)代密碼學的基礎理論。是3.2,5.33.2,5.32M2目標2：初步掌握信息安全領域常用密碼算法設計與密碼分析技是3.2,5.33.2,5.33M3目標3：提高學生對學科和專業(yè)的認知能力，了解學科發(fā)展前沿，培養(yǎng)學生自我更新知識的能力。是3.2,5.33.2,5.3三、課程內(nèi)容序號章節(jié)號標題課程內(nèi)容/重難點支撐課程目標課內(nèi)學時教學方式課外學時課外環(huán)節(jié)11.11.1信息安全的模型加密模型，認證模型，秘鑰管理模型。M11講授1自學21.21.2密碼學基本概念密碼編碼學，密碼分析學，明文空間、密文空間、密碼方案和密鑰空間。M11講授1自學31.31.3古典密碼體制代換密碼、置換密碼、古典密碼的破譯。M1,M2,M31講授1作業(yè)，自學42.12.1m-序列m-序列的定義M1,M2,M31講授1作業(yè)，自學52.22.2ZUC算法ZUC算法標準M1,M2,M32講授2作業(yè)，自學63.13.1分組密碼的一般模型分組密碼概述、Feistel結構、分組密碼工作模式及攻擊方式M1,M2,M31講授1作業(yè)，自學73.23.2DESDES算法描述、DES安全性、三重DESM1,M2,M31講授1作業(yè)，自學83.33.3AES算法-RijndaelRijndael算法數(shù)學基礎、設計原理、Rijndael算法描述、Rijndael安全性及效率M1,M2,M32講授2作業(yè)，自學93.43.4分組密碼運算模式ECE、CBC、CFB、OFBM1,M2,M31講授1作業(yè)，自學104.14.1公鑰密碼系統(tǒng)基本概念公鑰、私鑰、陷門、認證、密鑰分發(fā)；公鑰密碼系統(tǒng)M1,M2,M32講授2作業(yè)，自學114.24.2RSA公鑰密碼系統(tǒng)RSA算法描述；對RSA的攻擊；RSA系統(tǒng)的參數(shù)選取M1,M2,M32講授2作業(yè)，自學124.34.3其它公鑰密碼系統(tǒng)ElGamal密碼系統(tǒng)，ElGamal密碼系統(tǒng)的安全性；橢圓曲線密碼系統(tǒng)M1,M2,M32講授2作業(yè)，自學134.44.4可證明安全公鑰密碼系統(tǒng)可證明安全性；公鑰密碼系統(tǒng)的安全性M1,M2,M31講授2作業(yè)，自學145.15.1Hash函數(shù)概述Hash函數(shù)定義、Hash函數(shù)的安全性、Hash函數(shù)的迭代構造法M1,M2,M31講授1作業(yè)，自學155.25.2Hash函數(shù)MD5MD5算法描述、MD5的安全性M1,M2,M31講授1作業(yè),自學165.35.3安全Hash算法SHA-1SHA-1算法描述、SHA-1和MD5的比較、SHA-1的修訂版M1,M2,M32講授2作業(yè)，自學175.45.4基于分組密碼與離散對數(shù)的Hash函數(shù)利用分組密碼構造Hash函數(shù)、基于離散對數(shù)問題構造Hash函數(shù)M1,M2,M31講授2作業(yè),自學185.55.5消息認證消息認證碼、HMAC算法M1,M2,M31講授1作業(yè)，自學196.16.1數(shù)字簽名概述數(shù)字簽名體制M1,M2,M31講授1作業(yè)，自學206.26.2RSA數(shù)字簽名體制RSA算法描述，RSA數(shù)字簽名的安全性M1,M2,M31講授1作業(yè)，自學216.36.3ElGamal數(shù)字簽名體制ElGamal算法描述、ElGamal數(shù)字簽名的安全性、ElGamal簽名體制的變形M1,M2,M32講授2作業(yè)，自學226.46.4其他數(shù)字簽名體制Schnorr數(shù)字簽名、Fiat-Shamir數(shù)字簽名、一次性數(shù)字簽名、不可否認數(shù)字簽名、盲簽名.M1,M2,M31講授1作業(yè)，自學236.56.5數(shù)字簽名標準美國數(shù)字簽名標準、俄羅斯數(shù)字簽名標準M1,M2,M31講授1作業(yè)，自學246.6習題課習題講解M1,M2,M32講授2自學四、考核方式序號考核環(huán)節(jié)操作細節(jié)總評占比1考勤與課堂表現(xiàn)1.通過刷卡點名、隨機點名等方式進行考勤；2.通過隨機檢查學生上課的精神狀態(tài)及回答問題的積極性和準確性等考察課堂表現(xiàn)；3.采用等級制，分為A,B,C，D四個等級。10%2平時作業(yè)1.每周布置3-4道題目，平均每次課1道題以上。2.成績采用等級制，分為A,B,C，D四個等級，根據(jù)作業(yè)完成準確性、是否按時上交、是否獨立完成評分。3.考核學生對現(xiàn)代密碼學的基本知識的掌握程度，學生綜合運用所學知識分析問題、解決問題的能力，作業(yè)題型主要有分析和計算題。20%3大作業(yè)1.本課程要求學生以課程學習總結的方式，對現(xiàn)代密碼學課程總體理解進行學習心得體會總結，進行一定的應用拓展思考，并給出利用基本的密碼理論解決實際問題的具體案例。2.成績采用等級制，分為A,B,C,D四個等級，根據(jù)學生對課程的學習態(tài)度，總體理解深度，對知識的具體應用環(huán)境的理解深度給出評分標準。3.考核學生對現(xiàn)代密碼學這門課程的整體理解程度，學生對密碼學具體應用的理解和實踐能力。25%4期末考試1.閉卷考試，成績采用百分制，卷面成績總分100分。2.主要考查學生對近世代數(shù)基本知識的掌握程度，學生綜合運用所學知識分析問題、解決問題的能力，題型主要有選擇題、填空題、計算題、應用題，分析題等。45%五、評分細則序號課程目標考核環(huán)節(jié)大致占比評分等級1M1考勤與課堂表現(xiàn)70%A-無遲到早退現(xiàn)象，上課精神飽滿，回答問題積極。B-偶有遲到早退現(xiàn)象，上課精神狀態(tài)尚可。C-經(jīng)常遲到或早退，上課不積極。D-經(jīng)常遲到或早退，上課不積極，并曠課次數(shù)超過4次。2M1平時作業(yè)10%A-作業(yè)完成準確，按時上交，獨立完成B-作業(yè)基本正確，按時上交，獨立完成C-作業(yè)完成錯誤，不按時上交，或者有抄襲現(xiàn)象D-作業(yè)完成錯誤，不按時上交或有抄襲現(xiàn)象，并不交作業(yè)次數(shù)超過3次。3M1大作業(yè)20%A-無拷貝現(xiàn)象，對課程總體能形成自己的在邏輯上的理解，且理解有一定見解和深度，并對課程的應用背景有一定了解和認識。B-無拷貝現(xiàn)象，對課程總體能形成自己的在邏輯上的理解，但理解不深，對課程的應用背景有一定了解。C-有少量拷貝現(xiàn)象，對課程總體不能形成自己的在邏輯上的理解。D-大量拷貝，對課程幾乎一無所知。4M2平時作業(yè)30%A-作業(yè)完成準確，按時上交，獨立完成B-作業(yè)基本正確，按時上交，獨立完成C-作業(yè)完成錯誤，不按時上交，或者有抄襲現(xiàn)象D-作業(yè)完成錯誤，不按時上交或有抄襲現(xiàn)象，并不交作業(yè)次數(shù)超過3次。5M2大作業(yè)30%A-無拷貝現(xiàn)象，對課程總體能形成自己的在邏輯上的理解，且理解有一定見解和深度，并對課程的應用背景有一定了解和認識。B-無拷貝現(xiàn)象，對課程總體能形成自己的在邏輯上的理解，但理解不深，對課程的應用背景有一定了解。C-有少量拷貝現(xiàn)象，對課程總體不能形成自己的在邏輯上的理解。D-大量拷貝，對課程幾乎一無所知。6M2期末考試40%見試卷評分標準7M3平時作業(yè)30%A-作業(yè)完成準確，按時上交，獨立完成B-作業(yè)基本正確，按時上交，獨立完成C-作業(yè)完成錯誤，不按時上交，或者有抄襲現(xiàn)象D-作業(yè)完成錯誤，不按時上交或有抄襲現(xiàn)象，并不交作業(yè)次數(shù)超過3次。8M3大作業(yè)30%A-無拷貝現(xiàn)象，對課程總體能形成自己的在邏輯上的理解，且理解有一定見解和深度，并對課程的應用背景有一定了解和認識。B-無拷貝現(xiàn)象，對課程總體能形成自己的在邏輯上的理解，但理解不深，對課程的應用背景有一定了解。C-有少量拷貝現(xiàn)象，對課程總體不能形成自己的在邏輯上的理解。D-大量拷貝，對課程幾乎一無所知9M3期末考試40%見試卷評分標準評分等級說明：[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70