《計(jì)算機(jī)密碼學(xué)》課程教學(xué)大綱

計(jì)算機(jī)密碼學(xué)課程教學(xué)大綱(ComputingEncryption)學(xué)時(shí)數(shù)：32學(xué)時(shí)其中：實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：0課外學(xué)時(shí)：0學(xué)分?jǐn)?shù)：2適用專業(yè)：網(wǎng)絡(luò)工程執(zhí)筆者：吳臣審核人：王東編寫日期：2010年9月一、課程的性質(zhì)、目的和任務(wù)本課程是網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)選修課。進(jìn)入21世紀(jì)的知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，隨著信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)Internet的飛速發(fā)展，信息的安全性、可靠性和真實(shí)性讓每一個(gè)人關(guān)注。本課程的主要目的是讓學(xué)生學(xué)習(xí)和了解密碼學(xué)的一些基本概念，理解和掌握一些常用密碼算法的加密和解密原理。使當(dāng)代大學(xué)生適應(yīng)社會(huì)信息化的要求，能夠利用密碼技術(shù)服務(wù)于社會(huì)。二、課程教學(xué)的基本要求（一）學(xué)習(xí)加密學(xué)的概念和理論知識(shí)；（二）了解數(shù)據(jù)通信過程中的計(jì)算機(jī)加密方法的應(yīng)用；（三）掌握一些簡(jiǎn)單密碼體制的設(shè)計(jì)與它們的破譯方法；（四）理解DES和RSA公鑰系統(tǒng)的算法原理，并能進(jìn)行簡(jiǎn)單的應(yīng)用，編寫計(jì)算機(jī)加密程序。三、課程的教學(xué)內(nèi)容、重點(diǎn)和難點(diǎn)第一章簡(jiǎn)單密碼體制及分析一、教學(xué)內(nèi)容（一）密碼學(xué)系統(tǒng)相關(guān)的一些重要概念：（二）加密、解密、明文、密文、密碼系統(tǒng)等；（三）一些簡(jiǎn)單密碼體制的設(shè)計(jì)與它們的破譯，其中簡(jiǎn)單密碼體制包括：置換密碼，單表代替密碼，多表代替密碼，代數(shù)密碼，Hill加密算法；（四）常見地破譯方法有窮舉攻擊，統(tǒng)計(jì)分析攻擊，數(shù)學(xué)分析攻擊。重點(diǎn)：密碼學(xué)的基本概念；一些簡(jiǎn)單密碼體制與它的破譯。難點(diǎn)：理解幾種簡(jiǎn)單密碼體制地設(shè)計(jì)原則，從中體會(huì)密碼系統(tǒng)的組成；理解幾種常見的密碼系統(tǒng)破譯方法及幾種常見的密碼破譯類型，會(huì)從中體會(huì)設(shè)計(jì)密碼算法的注意事項(xiàng)。第二章分組密碼一、教學(xué)內(nèi)容（一）常見分組密碼體制：DES和IDEA的加密原理；（二）了解高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)AES的加密原理及涉及到的多項(xiàng)式的運(yùn)算；（三）分組密碼的應(yīng)用技術(shù)；分組密碼的4種工作方式：電子密碼本模式、輸出反饋模式、密碼分組鏈接模式和密碼反饋模式；（四）短塊加密的3種方法：填充法、序列密碼加密法和密文挪用技術(shù)。重點(diǎn)：DES數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)分組；IDEA密碼系統(tǒng)；分組密碼的應(yīng)用技術(shù)。難點(diǎn)：掌握分組密碼DES和IDEA的加密原理；理解分組密碼的4種基本工作方式；理解短塊加密的3種方法。第三章香農(nóng)理論一、教學(xué)內(nèi)容（一）密碼體制的概率分布；（二）熵的概念，利用熵的概念計(jì)算密碼體制各個(gè)組成部分的熵；（三）條件熵的概念，利用條件熵的計(jì)算給出多余度和唯一解碼量；（四）完全保密體制。重點(diǎn)：密碼體制的概率分布；熵；多余度和唯一解碼量。難點(diǎn)：熵的概念；會(huì)用熵的概念及條件熵的概念計(jì)算密碼體制各個(gè)組成部分的熵。第四章序列密碼和移位寄存器一、教學(xué)內(nèi)容（一）序列密碼的一般原理；（二）移位寄存器的組成原理；（三）線性移位寄存器的特征多項(xiàng)式，線性移位寄存器的m序列，m序列的偽隨機(jī)性和它的破譯；（四）非線性移位寄存器序列，對(duì)線性移位寄存器進(jìn)行非線性組合，利用非線性分組密碼產(chǎn)生非線性序列，存儲(chǔ)變換等。重點(diǎn)：.序列密碼的一般原理；m序列的偽隨機(jī)性；m序列密碼的破譯。難點(diǎn)：m序列的偽隨機(jī)性和它的破譯；掌握利用線性移位寄存器進(jìn)行非線性組合產(chǎn)生非線性序列的幾種常用方法。第五章RSA公鑰密碼體制一、教學(xué)內(nèi)容（一）計(jì)算復(fù)雜性理論簡(jiǎn)介，必備的數(shù)論知識(shí)包括同余方程和中國(guó)剩余定理，歐幾里得算法，歐拉函數(shù)，平方剩余和Jacobi符號(hào)；（二）RSA公鑰密碼體制以及它的一種改進(jìn)方案；（三）RSA公鑰密碼體制的實(shí)現(xiàn)包括大素?cái)?shù)的產(chǎn)生，RSA公鑰密碼體制的安全性討論包括因數(shù)分解和對(duì)RSA體制中小指數(shù)的攻擊；（四）Rabin密碼體制，RSA在有限域上多項(xiàng)式上的推廣。重點(diǎn)：RSA公鑰系統(tǒng)；對(duì)RSA體制中小指數(shù)的攻擊；.Rabin密碼體制。難點(diǎn)：密碼學(xué)中常用的一些數(shù)論知識(shí)；RSA公鑰密碼體制算法和關(guān)于它的安全性。第六章其他公鑰密碼體制一、教學(xué)內(nèi)容（一）背包公鑰體制，離散對(duì)數(shù)公鑰密碼體制，概率公鑰體制，有限域Fq上橢圓曲線的公鑰密碼系統(tǒng)，雙密鑰公開鑰密碼體制；（二）這些公鑰密碼體制相關(guān)的一些數(shù)學(xué)知識(shí)：群論中有關(guān)概論和結(jié)果，離散對(duì)數(shù)問題的算法，關(guān)于Fq上的橢圓曲線；（三）公鑰密碼系統(tǒng)的應(yīng)用：傳送保密信息和簽名信息，信息集合加密，秘密共管。重點(diǎn)：離散對(duì)數(shù)公鑰密碼體制；Fq中密碼體制與明文嵌入方法；雙密鑰公開鑰密碼體制。難點(diǎn)：掌握離散對(duì)數(shù)公鑰密碼體制和有限域Fq上橢圓曲線的公鑰密碼系統(tǒng)；掌握公鑰密碼系統(tǒng)的應(yīng)用。四、課程各教學(xué)環(huán)節(jié)要求（一）作業(yè)要求（二）考試環(huán)節(jié)題型多樣化。其中基本概念以填空選擇簡(jiǎn)答題為主，主要考查學(xué)生對(duì)加密學(xué)中加密、解密、明文、密文、密碼系統(tǒng)等概念的領(lǐng)會(huì)深度。編程題。程序設(shè)計(jì)題目形式多樣化，避免形成死記硬背的考試。包括簡(jiǎn)單加密算法的實(shí)現(xiàn)，一些簡(jiǎn)單加密程序的輸出分析。五、學(xué)時(shí)分配教學(xué)內(nèi)容各教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)分配作業(yè)題量備注章節(jié)主要內(nèi)容講授實(shí)驗(yàn)討論習(xí)題課外其它小計(jì)1簡(jiǎn)單密碼體制及分析31422分組密碼4423香農(nóng)理論41544序列密碼和移位寄存器6655RSA公鑰密碼體制61746其它公鑰密碼體制41163合計(jì)27323220六、本課程與其它課程的聯(lián)系本課程是一門網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用課程，學(xué)習(xí)方向注重理論與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合。先修課包括程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理、數(shù)據(jù)通信原理。后續(xù)課與網(wǎng)絡(luò)攻擊與防御技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)相關(guān)聯(lián)。七、教材與教學(xué)參考書（一）、選用教材朱文余，孫琦編著．《計(jì)算機(jī)密碼應(yīng)用基礎(chǔ)》．北京：科學(xué)出版