06410139密码学大学高校课程教学大纲.docx

密码学（Cryptology）课程代码：06410139学分：3.0学时：48（其中：讲课学时：48实验学时：0上机学时：0课程实践学时：0）先修课程：信息安全数学、离散数学适用专业：信息安全教材：现代密码学概论，潘森杉、仲红、潘桓等编著，清华大学出版社，2017年5月开课学院：计算机科学与通信工程学院一、课程性质与课程目标（一）课程性质该课程为信息安全专业的必修课，主要讲授密码学的基础知识及其在信息系统安全中的应用，特别是利用密码技术提供信息的机密性、信息的完整性、安全的密钥交换以及事务的抗抵赖性等安全功能和服务，是一门理论性和应用性较强的课程。本课程要求学生掌握几种典型的古典密码算法、DES、AES>RSA.身份认证与数字签名等密码算法，培养学生在实践中解决问题的能力，为后续课程和将来的工作打下良好的基础。（二）课程目标课程目标1：了解密码学的基本模型和概念。课程目标2：掌握几种典型的古典密码算法、DES.AES.RSA、身份认证与数字签名等密码算法。课程目标3：了解前沿密码方案和协议，理解密码学对工作和生活的正面作用。课程目标4：掌握密码设计的与分析中的关键思想。课程目标5：培养学生在实践中解决问题的能力，为后续课程和将来的工作打下良好的基础。课程目标6：对于信息安全专业的本科生，在具有一定的编程能力后，应当具备用其设计实现算法的能力。（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系本课程支撑专业培养计划中毕业要求指标点：1 .毕业要求1-3：具备对复杂工程问题进行分析和建模的工程基础和专业基础知识。2 .毕业要求2-2：借助文献辅助，具备对信息安全复杂工程问题进行建模及求解的能力。3.毕业要求5-1：能够对相关技术、工具进行分析、处理、比较，并理解其局限性。业要求指标点课程目标毕业要求1-3毕业要求2-2毕业要求5-1课程目标1J课程目标2课程目标3课程目标4课程目标5课程目标6二、课程内容及教学要求第一章密码学的基本模型与概念（一）课程内容密码学的基本概念：密码学名词定义、保密通信模型、攻击者的手段、KerCkhoffS原则和密码分析的攻击方式。对称和非对称密码系统和密码协议的攻防举例。（二）教学要求掌握密码学的基本概念，理解对称与非对称密码系统，了解密码协议。（=）重点与难点1 .重点密码基本概念。2 .难点密码分析的攻击类型。第二章古典密码的演化（一）课程内容单表代换密码及频率分析、多表代换密码、分组密码、一次一密、伪随机序列的生成、转轮密码。（二）教学要求掌握一些典型的古典密码算法，特别是移位密码、Vigenore密码；了解古典密码的统计分析方法。（三）重点与难点1.重点Vigenere密码，古典密码的分析方法。3 .难点古典密码的统计分析方法。第三章数据加密标准（一）课程内容DES的历史及描述、Fesistel结构及加解密的同结构、DES密码体制各结构及加解密流程、分组密码的工作模式、破解DES的工作和三重DESo（二）教学要求掌握DES密码算法的设计、实现技术及其应用；了解我国商用密码SMS技术。（三）重点与难点1.重点DES密码算法。4 .难点DES算法的加解密过程。第四章高级加密标准（一）课程内容AES的起源、SPN结构、AES密码体制结构及各组件的工作方式、AES设计思路、有限域的概念及运算。（二）教学要求掌握AES密码算法的设计、实现技术及其应用。（三）重点与难点1 .重点AES方案的结构。2 .难点AES方案的加解密过程。第五章RSA与公钥体制（一）课程内容公开密钥密码的基本概念、RSA密码、RSA签名、RSA协议验证应用、素性判定、RSAT29挑战与因式分解、RSA攻击。（二）教学要求了解公开密钥密码的基本概念；重点掌握RSA密码的设计、实现及其应用。（三）重点与难点1 .重点RSA密码方案2 .难点RSA算法的安全性。第六章离散对数与数字签名（一）课程内容离散对数问题及其计算、DiffieTelIman密钥交换协议、ElGamaI密码体制、比特承诺、生日攻击、散列函数、数字签名。（二）教学要求掌握Diffie-HeiIman协议和EIGama密码体制，理解数字签名的概念，利用公开密钥密码实现数字签名。（三）重点与难点1 .重点离散对数问题。2 .难点离散对数问题的计算。第七章密钥管理技术（一）课程内容密钥的生成、分配、使用、存储、更新、生命周期、备份、恢复和托管。（二）教学要求了解密钥管理的概念及传统密码的密钥管理技术；重点掌握公开密钥密码的密钥管理以及公开密钥基础设施（PKD（三）重点与难点1.重点密钥维护。3 .难点密钥分配。第八章几个重要的密码话题（一）课程内容秘密共享（秘密分割和门限方案）、博弈（抛硬币博弈、扑克博弈、匿名密钥分配），零知识（零知识证明模型、零知识证明协议和身份认证协议）。（二）教学要求了解密码方案与协议的广泛用途，理解密码学话题的原理。（三）重点与难点1 .重点秘密共享，博弈，零知识。2 .难点密码应用的安全性。第九章密码学新技术（一）课程内容椭圆曲线原理及应用、双线性映射及其应用、分别基于离散对数和双线性对的群签名方案、量子计算机对密码学的挑战及量子密码。（二）教学要求理解古椭圆曲线，双线性在密码学中的应用，了解量子密码对现代密码的影响。（三）重点与难点1 .重点椭圆曲线，双线性对，量子密码2 .难点量子密码的安全性。第十章密码技术新应用（一）课程内容电子商务概述及安全、比特币发展与原理，轻量级密码及物联网的概念和网络架构安全。（二）教学要求了解密码技术在电子商务领域的作用，比特币的发展和物联网安全的需求。（三）重点与难点1 .重点比特币。2 .难点比特币的安全性。三、学时分配及教学方法章（按序填写）教学形式及学时分配主要教学方法支撑的课程目标课堂教学实验上机课程实践小计第一章绪论33研究型教学方法1第二章古典密码的演化55研究型教学方法K2第三章数据加密标准55讲授法2、4、5第四章高级加密标准55讲授法2、3、4、5第五章RSA与公钥体制55讲授法2、3x4、5第六章离散对数与数字签名55讲授法2、3、4第七章密钥管理技术55讲授法3第八章密码学话题55讨论法3、6第九章密码学新技术55讨论法3、6第十章密码技术新应用55讨论法3、6合计4848注：课外学时按相关专业培养计划列入表格。四、课程考核考核形式考核要求考核权重备注平时作业和测验按照作业和测验题目进行评分，计算作业和测验平均分25%课堂和实验考勤主要考核学生课堂听讲出勤情况出勤情况。缺勤一次扣1分5%期末考试闭卷70%五、参考书目及学习资料1现代密码学基础，章照止，北京邮电大学出版社，2004年4月2现代密码学，何大可等，人民邮电出版社，2009年9月3应用密码学，胡向东，魏琴芳，电子工业出版社，2006年11月4(Cryptography&NetworkSecurityiPrinciples&Practice(SecondEdition),清华大学出版社影印版，2002年6月六、大纲说明1 .课程采用多媒体教学手段，配合例题的讲解及适当的思考题，保证讲课进度的同时，注意学生的掌握程度和课堂的气氛；2 .根据各章节的具体情况，课后可布置适当的书面作业或思考题，以便帮助学生理解并掌握教学内容；制定人：潘森杉审定人：赵跃华批准人：毛启容2017年8月24日