《數(shù)據(jù)安全和區(qū)塊鏈》課程教學(xué)大綱

《數(shù)據(jù)安全和區(qū)塊鏈》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱數(shù)據(jù)安全和區(qū)塊鏈DataSecurityAndBlockchain課程編碼SCC321821030開課院部理學(xué)院課程團(tuán)隊(duì)數(shù)據(jù)科學(xué)團(tuán)隊(duì)學(xué)分3.0課內(nèi)學(xué)時(shí)52講授40實(shí)驗(yàn)0上機(jī)12實(shí)踐0課外學(xué)時(shí)52適用專業(yè)數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)授課語(yǔ)言中文先修課程高等代數(shù)與幾何（2-1）、高等代數(shù)與幾何（2-2）、離散數(shù)學(xué)、概率論課程簡(jiǎn)介（限選）信息時(shí)代產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，海量數(shù)據(jù)在提供給我們更多信息的同時(shí)，也導(dǎo)致了安全問題。不重視數(shù)據(jù)安全問題，就會(huì)造成重大的負(fù)面影響，也會(huì)直接影響到人們對(duì)于海量數(shù)據(jù)信息的使用效率與效果。保護(hù)數(shù)據(jù)的安全就是根據(jù)不同的需求和背景保護(hù)數(shù)據(jù)的私密性、完整性和可用性?！稊?shù)據(jù)安全與區(qū)塊鏈》是數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)選修課。本課程的主要目的是讓學(xué)生學(xué)習(xí)和了解保護(hù)數(shù)據(jù)安全的基本意識(shí)，基本概念和基本方法，理解對(duì)稱密碼密碼體制、公鑰密碼體制以及區(qū)塊鏈的基本概念、基本理論以及基本運(yùn)算，領(lǐng)會(huì)密碼體制設(shè)計(jì)與分析的基本思想與方法，培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)踐中解決問題的能力。本課程是數(shù)學(xué)在數(shù)據(jù)安全保護(hù)中的一個(gè)重要應(yīng)用，是一門理論性和應(yīng)用性很強(qiáng)的課程。Theamountofdatageneratedintheinformationageisexponentiallyincreasing.Massivedatanotonlyprovidesusmoreinformation,butalsoleadstosecurityproblems.Lackofattentiontodatasecuritywillhaveasignificantnegativeimpact,andwilldirectlyaffecttheefficiencyandeffectivenessofpeople'suseofmassivedatainformation.Protectingdatasecurityistoprotectdataprivacy,integrityandavailabilityaccordingtodifferentneedsandbackgrounds.《DataSecurityandBlockChain》isanoptionalcourseforthemajorofdatascienceandbigdatatechnology.Themainpurposeofthiscourseistoenablestudentstohavetheawarenessofprotectingdatasecurity,tolearnandunderstandthebasicconceptsandideasofdatasecurity,tounderstandthebasicconcepts,basictheoriesandbasicoperationsofsymmetriccryptosystem,publickeycryptosystemandblockchain,tounderstandthebasicideasandmethodsofcryptosystemdesignandanalysis,andtocultivatestudents'abilitytosolveproblemsinpractice.Thiscourseisanimportantapplicationofmathematicsindatasecurityprotection.Itisahighlytheoreticalandappliedcourse.負(fù)責(zé)人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標(biāo)序號(hào)代號(hào)課程目標(biāo)OBE畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)任務(wù)自選1M1目標(biāo)1：了解數(shù)據(jù)安全基本概念、術(shù)語(yǔ)。是2M2目標(biāo)2：初步掌握實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)安全的基本算法思想和算法實(shí)現(xiàn)。是3M3目標(biāo)3：了解數(shù)據(jù)安全性證明的思想和方法。是4M4目標(biāo)4：能保障課程正常秩序（政治層面、課堂保障層面，非學(xué)生能力層面）否三、課程內(nèi)容序號(hào)章節(jié)號(hào)標(biāo)題課程內(nèi)容/重難點(diǎn)支撐課程目標(biāo)課內(nèi)學(xué)時(shí)教學(xué)方式課外學(xué)時(shí)課外環(huán)節(jié)1第一章數(shù)據(jù)安全概述重點(diǎn)難點(diǎn)：數(shù)據(jù)安全的基本概念、術(shù)語(yǔ)。/////21.11.1數(shù)據(jù)安全的模型和基本概念模型包括：消息的安全傳輸模型包括加密模型，認(rèn)證模型等；基本概念包括：明文空間、密文空間、密碼方案等。M12講授2自學(xué)31.21.2古典密碼體制代換密碼、置換密碼、古典密碼的破譯。M22講授2自學(xué)41.31.3復(fù)雜性理論基礎(chǔ)單向函數(shù)、陷門單項(xiàng)函數(shù)、計(jì)算復(fù)雜性分類M12講授2自學(xué)5上機(jī)1上機(jī)1古典密碼算法試驗(yàn)古典密碼算法試驗(yàn)M22上機(jī)2大作業(yè)6第二章對(duì)稱密碼本章重點(diǎn)難點(diǎn)：分組密碼的設(shè)計(jì)以及運(yùn)算模式/////72.12.1分組密碼概述分組密碼概述、Feistel結(jié)構(gòu)M12討論2自學(xué)82.22.2數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)DESDES歷史背景、DES構(gòu)造、效率、密鑰恢復(fù)攻擊M22講授2自學(xué)92.32.3迭代DES二重DES、三重DES、DESXM32講授2自學(xué)10上機(jī)2上機(jī)2對(duì)稱密碼算法試驗(yàn)對(duì)稱密碼算法試驗(yàn)M22上機(jī)2大作業(yè)112.42.4高級(jí)數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)AES高級(jí)數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)AES的介紹M12講授2自學(xué)122.52.5分組密碼運(yùn)算模式ECE、CBC、CFB、OFM12講授2自學(xué)132.62.6Hash函數(shù)概述Hash函數(shù)及其安全性定義、Hash函數(shù)的迭代構(gòu)造M12講授2自學(xué)142.72.7消息認(rèn)證消息認(rèn)證及其安全性、CBC消息認(rèn)M12講授2自學(xué)15上機(jī)3上機(jī)3認(rèn)證算法試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)3認(rèn)證算法試驗(yàn)M22上機(jī)2大作業(yè)16第三章第三章公鑰密碼學(xué)本章重點(diǎn)難點(diǎn)：公鑰密碼系統(tǒng)構(gòu)造機(jī)理/////173.13.1公鑰密碼系統(tǒng)基本概念公鑰、私鑰、陷門、密鑰分發(fā)；公鑰密碼系M12講授、討論2自學(xué)183.23.2RSA公鑰密碼系統(tǒng)RSA算法描述；對(duì)RSA的安全性；RSA系統(tǒng)的參數(shù)選M12講授2自學(xué)193.33.3其它公鑰密碼系統(tǒng)ElGamal密碼系統(tǒng)，背包公鑰密碼系統(tǒng)、Rabin密碼系統(tǒng)、ElGamal密碼系M14講授4自學(xué)20上機(jī)4上機(jī)4公鑰密碼算法試驗(yàn)公鑰密碼算法試驗(yàn)M22上機(jī)2大作業(yè)213.43.4數(shù)字簽名數(shù)字簽名概述、安全性、設(shè)計(jì)、數(shù)字簽名標(biāo)M12講授2自學(xué)223.53.5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M32講授2自學(xué)23上機(jī)5上機(jī)5數(shù)字簽名算法試驗(yàn)數(shù)字簽名算法試驗(yàn)M22上機(jī)2大作業(yè)24第四章第四章區(qū)塊鏈概述本章重點(diǎn)難點(diǎn)：區(qū)塊鏈的設(shè)計(jì)思/////254.14.1區(qū)塊鏈的概念區(qū)塊鏈的基本概念、基于區(qū)塊鏈的比特M12講授2自學(xué)264.24.2區(qū)塊鏈基礎(chǔ)技術(shù)和設(shè)計(jì)思想Hash運(yùn)算、數(shù)字簽名、共識(shí)算法、智能合M12講授、討論2自學(xué)274.34.3區(qū)塊鏈的特性透明可信、防篡改可追溯、隱私安全保M12講授2自學(xué)284.44.4區(qū)塊鏈與大數(shù)據(jù)在大數(shù)據(jù)中使用區(qū)塊鏈、在區(qū)塊鏈中使用大數(shù)M12講授、討論2自學(xué)29上機(jī)6上機(jī)6區(qū)塊鏈算法實(shí)驗(yàn)區(qū)塊鏈算法實(shí)驗(yàn)M22上機(jī)2大作業(yè)四、考核方式序號(hào)考核環(huán)節(jié)操作細(xì)節(jié)總評(píng)占比1考勤1.主要通過隨機(jī)點(diǎn)名、刷卡點(diǎn)名等方式考核考勤。2.成績(jī)采用百分制。15%2課堂表現(xiàn)1.通過隨機(jī)檢查學(xué)生上課精神狀態(tài)、回答問題情況考核平時(shí)表現(xiàn)。2. 成績(jī)采用百分制。15%3上機(jī)程序+實(shí)驗(yàn)報(bào)告1.本課程12個(gè)學(xué)時(shí)上機(jī)課，共六次上機(jī)。2.成績(jī)采用百分制，根據(jù)每次上機(jī)課后的實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)分。3.考核學(xué)生理解算法，編寫算法實(shí)現(xiàn)的能力。20%4期末考試1. 閉卷考試。2. 成績(jī)采用百分制，卷面成績(jī)總分100分。3.主要考核學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)安全和區(qū)塊鏈的基本知識(shí)的掌握能力，學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題、解決問題的能力，題型主要有選擇題、填空題、簡(jiǎn)答題、分析題、計(jì)算題等。50%五、評(píng)分細(xì)則序號(hào)課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)大致占比評(píng)分等級(jí)1M4考勤15%A:遲到一次以內(nèi)且不曠課。B:遲到三次以內(nèi)且不曠課。C:遲到五次以內(nèi)且曠課兩次以內(nèi)。D：遲到六次以上或曠課三次以上。2M4課堂表現(xiàn)15%A:精神狀態(tài)飽滿，對(duì)問題有獨(dú)立思考能力，回答準(zhǔn)確。B:精神狀態(tài)良好，回答問題較好。C:狀態(tài)一般，回答問題一般。D:狀態(tài)較差，回答問題有誤。3M2上機(jī)程序+實(shí)驗(yàn)報(bào)告20%A:算法理解準(zhǔn)確，獨(dú)立編程實(shí)現(xiàn)算法能力很強(qiáng)。B:能夠較好理解算法，基本可以獨(dú)立編程實(shí)現(xiàn)算法。C:能夠較好理解算法，但是實(shí)現(xiàn)的能力不足。D:對(duì)算法理解有較大偏差，編程實(shí)現(xiàn)能力較差。4M1期末考試50%按照評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，以卷面成績(jī)