《計算機密碼學(xué)》課程教學(xué)大綱

計算機密碼學(xué)課程教學(xué)大綱(ComputingEncryption)學(xué)時數(shù)：32學(xué)時其中：實驗學(xué)時：0課外學(xué)時：0學(xué)分數(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。進入21世紀的知識經(jīng)濟時代，隨著信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)Internet的飛速發(fā)展，信息的安全性、可靠性和真實性讓每一個人關(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。使當代大學(xué)生適應(yīng)社會信息化的要求，能夠利用密碼技術(shù)服務(wù)于社會。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；（二）了解數(shù)據(jù)通信過程中的計算機加密方法的應(yīng)用；（三）掌握一些簡單密碼體制的設(shè)計與它們的破譯方法；（四）理解DES和RSA公鑰系統(tǒng)的算法原理，并能進行簡單的應(yīng)用，編寫計算機加密程序。三、課程的教學(xué)內(nèi)容、重點和難點第一章簡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）一些簡單密碼體制的設(shè)計與它們的破譯，其中簡單密碼體制包括：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)計分析攻擊，數(shù)學(xué)分析攻擊。重點：密碼學(xué)的基本概念；一些簡單密碼體制與它的破譯。難點：理解幾種簡單密碼體制地設(shè)計原則，從中體會密碼系統(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，會從中體會設(shè)計密碼算法的注意事項。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）了解高級加密標準AES的加密原理及涉及到的多項式的運算；（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：DES數(shù)據(jù)加密標準分組；IDEA密碼系統(tǒng)；分組密碼的應(yīng)用技術(shù)。難點：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，利用熵的概念計算密碼體制各個組成部分的熵；（三）條件熵的概念，利用條件熵的計算給出多余度和唯一解碼量；（四）完全保密體制。重點：密碼體制的概率分布；熵；多余度和唯一解碼量。難點：熵的概念；會用熵的概念及條件熵的概念計算密碼體制各個組成部分的熵。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式，線性移位寄存器的m序列，m序列的偽隨機性和它的破譯；（四）非線性移位寄存器序列，對線性移位寄存器進行非線性組合，利用非線性分組密碼產(chǎn)生非線性序列，存儲變換等。重點：.序列密碼的一般原理；m序列的偽隨機性；m序列密碼的破譯。難點：m序列的偽隨機性和它的破譯；掌握利用線性移位寄存器進行非線性組合產(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）計算復(fù)雜性理論簡介，必備的數(shù)論知識包括同余方程和中國剩余定理，歐幾里得算法，歐拉函數(shù)，平方剩余和Jacobi符號；（二）RSA公鑰密碼體制以及它的一種改進方案；（三）RSA公鑰密碼體制的實現(xiàn)包括大素數(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在有限域上多項式上的推廣。重點：RSA公鑰系統(tǒng)；對RSA體制中小指數(shù)的攻擊；.Rabin密碼體制。難點：密碼學(xué)中常用的一些數(shù)論知識；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：群論中有關(guān)概論和結(jié)果，離散對數(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：離散對數(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：掌握離散對數(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答題為主，主要考查學(xué)生對加密學(xué)中加密、解密、明文、密文、密碼系統(tǒng)等概念的領(lǐng)會深度。編程題。程序設(shè)計題目形式多樣化，避免形成死記硬背的考試。包括簡單加密算法的實現(xiàn)，一些簡單加密程序的輸出分析。五、學(xué)時分配教學(xué)內(nèi)容各教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時分配作業(yè)題量備注章節(jié)主要內(nèi)容講授實驗討論習(xí)題課外其它小計1簡單密碼體制及分析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)方向注重理論與實際應(yīng)用相結(jié)合。先修課包括程序設(shè)計語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計算機網(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．《計算機密碼應(yīng)用基礎(chǔ)》．北京：科學(xué)出版