浅谈如何加强应用密码学教学的效果

浅谈如何加强应用密码学教学的效果内容摘要：密码学是信息安全专业的专业基础课。信息安全的重要任务是研究计算机系统和通信网络中信息的保卫方法，其中密码学恰是实现这些功能的核心技术。本文就结合密码学研究内容的特点以及课程特新的基础上，就怎样加强应用密码学教学的效果提出阐述。本文关键词语：密码学；实验；理论引言随着计算机网络的广泛应用和深切进入发展，信息安全越来越遭到社会各界的高度看重，已成为影响国家安全、经济发展、社会稳定的主要因素。由于信息安全技术的核心源于密码学，使得密码学成为信息科学技术领域的研究热门[3]。我校在诸多独立院校中脱颖而出开创办理了信息安全专业，并引进了吉大中软的网络信息安全教学实验系统，其中就包括有密码学及应用这一部分。但由于该课程自己是一门穿插学科，牵涉的领域广，包括的内容多等特点再加上其在整个专业的奠基型作用导致学生学习的困难性及教学效果不睬想。本文就集中在理论教学和实验教学这两个核心环节来对怎样加强教学效果进行研究。1理论教学1.1加大学习热情很多年来，密码学是独家专有的领域。各国的安全机构早已将大量的人力物力财力投入到加密自己的通信，同时又千方百计地去破译别人的通信的残暴游戏中，如此诺登事件中透露出的美国连续几年都在攻击其他国家的网络。兴趣是最好的教师，是一种甜蜜的勾引。在第一堂课密码学概论部分对课程性质做足够的论述并充足利用课程的神秘性加大学生学习的积极性，为后续阶段理论知识的学习打下良好的基础。1.2调整内容顺序密码学理论教学的难点和重点在于学生建立起良好的立体体系，这其中就包含基本模型、基本理论。在实际教学中，一般的教程紧跟密码学概论基础之后的通常是传统密码体制，而在传统密码体制当中牵涉到了密码学基础部分，如仿射密码当中牵涉到数论当中的同余理论。假如在这个部分当中的数论概念模糊不清的情况下，基本上不能理解者算法的精华真髓。基于这个问题能够适当调整内容的顺序，先完成密码学基础的教学，从素数理论开始，其后包含模运算、同余式、欧几里得算法、同余方程做一个系统的教授，改变固有的数学当中等号思想构成密码学中同余的思想，进而不会有讲传统密码体制中学生云里雾里的情况发生。1.3增长实例讲解密码学是解决信息安全的核心技术具有很强的理论性，如文件安全传输、PGP应用、PKI技术等。枯燥的理论知识容易降低学生学习的积极性，解决这一问题的良药是适当穿插实例的讲解。由于抽象的内容欠好理解的时候，适当讲解实例是很好的经历体验。如在密码学基础部分讲解韩信点兵[1]的例子，对“韩信点兵，多多益善〞的典故做适当铺垫，然后用中国剩余定理予以讲解，提升理论部分的实用性，增长学生兴趣。又如在讲解Hash函数和消息认证内容初始讲解王小云教授2004、2005年先后破解了MD4和SHA1算法的事迹，为学生学习提供正能量。但是同时考虑到密码学是一门构造紧凑的课程，过度的实例降级容易导致教学进度滞后，所以在选取实例的时候务必做到典型合理。1.4加强课后答疑开展课后答疑是实现理论教学的主要手段和办法，在每一章学习内容完成以后，都应留下难易适中具有代表性的课后习题，学生利用课余时间相互讨论，查资料，把疑问总结归纳出来，定期做一个课后答疑，老师给予及时的帮助，以免发生积重难返的后果。这样既反映了理论教学当中问题的普遍性，为今后的教学提供难得珍贵的经历体验。同时增长了学生的知识量，开拓专业知识视野，提升了学生的分析问题处理问题的能力。1.5强调教与学互动要到达理想的教学结果，和老师自己的自我涵养是有极大的关联大的，所以要求充足发挥老师的指点作用，在理论课堂上留意鉴貌辨色，留意学生的眼神和表情，从中观察出学生的理解情况。课堂发问是一较直观的方法之一，通过课堂发问，检验课堂中重难点知识的把握，每堂课前，检验上堂课的内容把握情况。并能够采用奖励机制，增长学生学习的热情。2实验教学2.1增长实验学时作为一门实用性很强的课程，实验课程是学好这门课程不可或缺的部分，实验课程起到无足轻重的作用[4]。为了完善实验内容，解决内容相对简单学生理解不透彻这一问题，并较好的锻炼学生考虑能力，养成良好的变成习惯，我校特意引进了吉大中软的网络信息安全教学实验系统，并将实验学时提升至36学时，增长大量实验内同，如下表1-1所示。2.2降低实验难度[2]就近些年反应来看，教学的不足当中就包括了算法编程难度大这一问题。在密码学中，算法是最重要的内容，如DES，AES，RC4，MD5等，普遍存在基本构造复杂，流程冗长等特点，对于才处于信息安全本科专业低年级的学生，碰到这样复杂的算法，通常都无从下手；即使存在编程能力较强的学生，也会由于工作量宏大，缺乏编程经历体验导致失败。因而，怎样降低算法编程难度，提升学生完成编程的能力是密码学实验首先要解决的问题。安全教学实验系统中的算法很好的涵盖了该课程的实验内容，每个算法前半部分是算法演示机验证部分，后半部分是源码应用部分。这种方式十分合适教学形式，其前半部分对理论部分做了很好的复习及归纳，便于理论知识的理解和稳固。后半部分源码设计部分解决了这一问题，该系统的源码应用部分包括了重要功能模块的具体完好的代码，并有具体注释，例如AES算法当中的重要模块包括有轮密钥加、字节代换、行移位、列混合、轮密钥加等，在源码应用中都包括有。2.3任务式教学让学生时刻坚持一种带着任务去学习态度，进而保证教学效果。将实验内容设计成多个详细的任务，让学生各个击破。在实验的经过当中，老师首先自己演示操作经过，使得学生对实验流程有一个清楚明晰的理解。在实验经过当中，针对学生把握情况的不同给予适当的实验指点，培养出一批突出学生参与到教与学的互动当中。在实验完成后统一检查，并构成验证结果报告。2.4新增课题类实验针对理论及实验课程结束之后的课程应用上，我校专门开设了为期两周的密码应用及综合实验这一课题类实验。这一课题类实验从锻炼学生运用所学知识与技能去分析和解决相关的实际问题的能力出发，培养学生使其具有较高的综合业务素质、较强的创新与理论能力，能够知足计算机安全系统的设计、开发、研究、教学等工作对高级工程技术人才的需求。这一课题叫做安全的信息传输工具，这一课题实验中要求设计与实现一款局域网中点到点的信息传输工具，采取对称与非对称混合加密方法，每进行一次通信，更改一次会话密钥。这一课题实验不只能稳固密码学课程当中所学的所有算法而且综合了网络编程当中文件网络传输分析里的内容，培养了学生综合能力。3课程考核标准作为一门专业基础课，课程的考核标准由四部分构成，期末考试占总成就的百分之七十，剩余部分占百分之三十。这其中包含：第一，学生在平常理论及实验当中的出勤及回答以下问题成就，占的比例是百分之十.第二，学生提交的每次课后预留的作业及随堂测试情况成就的占的比例是百分之十。最后剩的百分之十是综合学生在整个实验经过当中的实验效果及最后提交的实验报告完成情况。由这四部分构成学生最终的综合成就，使学生不再拘泥于学习书本知识，愈加重视动手实验能力，将教学材料所学应用到实际系统工程中去。同时每次实验基本都是以两到三人为小组单位，提升团队精神，更能在实验经过当中互相催促互相商讨进而提升整体素质。4结束语密码学课程作为信息安全专业的一门技术基础课程，本文浅谈了怎样在在信息安全这一大背景下进行密码学课程的教学。本文给出了我校密码学课程课堂教学、实验教学以及课程考核评价结果这三个核心环节的课程内容施行情况。我校自2009级开设密码学课程开至今，总结了在教学中容易出现学生兴趣不高、知识把握不扎实、实验效率低下的根本原因，提出的加大学习热情、调整内容顺序、增长实例讲解、加强课后答疑、强调教与学互动、增长实验学时、降低实验难度、任务式教学、新增课题类实验等方面改良已经卓见成效，在以后的工作当中将会作更深切进入更进一步的探究。张蓉以下为参考文献：[1]谷利泽，郑世慧等.现代密码学教程[M