《数据安全和区块链》课程教学大纲

《数据安全和区块链》教学大纲一、课程基本信息课程名称数据安全和区块链DataSecurityAndBlockchain课程编码SCC321821030开课院部理学院课程团队数据科学团队学分3.0课内学时52讲授40实验0上机12实践0课外学时52适用专业数据科学与大数据技术授课语言中文先修课程高等代数与几何（2-1）、高等代数与几何（2-2）、离散数学、概率论课程简介（限选）信息时代产生的数据量呈指数级增长，海量数据在提供给我们更多信息的同时，也导致了安全问题。不重视数据安全问题，就会造成重大的负面影响，也会直接影响到人们对于海量数据信息的使用效率与效果。保护数据的安全就是根据不同的需求和背景保护数据的私密性、完整性和可用性。《数据安全与区块链》是数据科学与大数据技术专业的一门专业选修课。本课程的主要目的是让学生学习和了解保护数据安全的基本意识，基本概念和基本方法，理解对称密码密码体制、公钥密码体制以及区块链的基本概念、基本理论以及基本运算，领会密码体制设计与分析的基本思想与方法，培养学生在实践中解决问题的能力。本课程是数学在数据安全保护中的一个重要应用，是一门理论性和应用性很强的课程。Theamountofdatageneratedintheinformationageisexponentiallyincreasing.Massivedatanotonlyprovidesusmoreinformation,butalsoleadstosecurityproblems.Lackofattentiontodatasecuritywillhaveasignificantnegativeimpact,andwilldirectlyaffecttheefficiencyandeffectivenessofpeople'suseofmassivedatainformation.Protectingdatasecurityistoprotectdataprivacy,integrityandavailabilityaccordingtodifferentneedsandbackgrounds.《DataSecurityandBlockChain》isanoptionalcourseforthemajorofdatascienceandbigdatatechnology.Themainpurposeofthiscourseistoenablestudentstohavetheawarenessofprotectingdatasecurity,tolearnandunderstandthebasicconceptsandideasofdatasecurity,tounderstandthebasicconcepts,basictheoriesandbasicoperationsofsymmetriccryptosystem,publickeycryptosystemandblockchain,tounderstandthebasicideasandmethodsofcryptosystemdesignandanalysis,andtocultivatestudents'abilitytosolveproblemsinpractice.Thiscourseisanimportantapplicationofmathematicsindatasecurityprotection.Itisahighlytheoreticalandappliedcourse.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1目标1：了解数据安全基本概念、术语。是2M2目标2：初步掌握实现数据安全的基本算法思想和算法实现。是3M3目标3：了解数据安全性证明的思想和方法。是4M4目标4：能保障课程正常秩序（政治层面、课堂保障层面，非学生能力层面）否三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节1第一章数据安全概述重点难点：数据安全的基本概念、术语。/////21.11.1数据安全的模型和基本概念模型包括：消息的安全传输模型包括加密模型，认证模型等；基本概念包括：明文空间、密文空间、密码方案等。M12讲授2自学31.21.2古典密码体制代换密码、置换密码、古典密码的破译。M22讲授2自学41.31.3复杂性理论基础单向函数、陷门单项函数、计算复杂性分类M12讲授2自学5上机1上机1古典密码算法试验古典密码算法试验M22上机2大作业6第二章对称密码本章重点难点：分组密码的设计以及运算模式/////72.12.1分组密码概述分组密码概述、Feistel结构M12讨论2自学82.22.2数据加密标准DESDES历史背景、DES构造、效率、密钥恢复攻击M22讲授2自学92.32.3迭代DES二重DES、三重DES、DESXM32讲授2自学10上机2上机2对称密码算法试验对称密码算法试验M22上机2大作业112.42.4高级数据加密标准AES高级数据加密标准AES的介绍M12讲授2自学122.52.5分组密码运算模式ECE、CBC、CFB、OFM12讲授2自学132.62.6Hash函数概述Hash函数及其安全性定义、Hash函数的迭代构造M12讲授2自学142.72.7消息认证消息认证及其安全性、CBC消息认M12讲授2自学15上机3上机3认证算法试验实验3认证算法试验M22上机2大作业16第三章第三章公钥密码学本章重点难点：公钥密码系统构造机理/////173.13.1公钥密码系统基本概念公钥、私钥、陷门、密钥分发；公钥密码系M12讲授、讨论2自学183.23.2RSA公钥密码系统RSA算法描述；对RSA的安全性；RSA系统的参数选M12讲授2自学193.33.3其它公钥密码系统ElGamal密码系统，背包公钥密码系统、Rabin密码系统、ElGamal密码系M14讲授4自学20上机4上机4公钥密码算法试验公钥密码算法试验M22上机2大作业213.43.4数字签名数字签名概述、安全性、设计、数字签名标M12讲授2自学223.53.5可证明安全公钥密码系统可证明安全性；公钥密码系统的安全M32讲授2自学23上机5上机5数字签名算法试验数字签名算法试验M22上机2大作业24第四章第四章区块链概述本章重点难点：区块链的设计思/////254.14.1区块链的概念区块链的基本概念、基于区块链的比特M12讲授2自学264.24.2区块链基础技术和设计思想Hash运算、数字签名、共识算法、智能合M12讲授、讨论2自学274.34.3区块链的特性透明可信、防篡改可追溯、隐私安全保M12讲授2自学284.44.4区块链与大数据在大数据中使用区块链、在区块链中使用大数M12讲授、讨论2自学29上机6上机6区块链算法实验区块链算法实验M22上机2大作业四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1考勤1.主要通过随机点名、刷卡点名等方式考核考勤。2.成绩采用百分制。15%2课堂表现1.通过随机检查学生上课精神状态、回答问题情况考核平时表现。2. 成绩采用百分制。15%3上机程序+实验报告1.本课程12个学时上机课，共六次上机。2.成绩采用百分制，根据每次上机课后的实验报告评分。3.考核学生理解算法，编写算法实现的能力。20%4期末考试1. 闭卷考试。2. 成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。3.主要考核学生对数据安全和区块链的基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主要有选择题、填空题、简答题、分析题、计算题等。50%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M4考勤15%A:迟到一次以内且不旷课。B:迟到三次以内且不旷课。C:迟到五次以内且旷课两次以内。D：迟到六次以上或旷课三次以上。2M4课堂表现15%A:精神状态饱满，对问题有独立思考能力，回答准确。B:精神状态良好，回答问题较好。C:状态一般，回答问题一般。D:状态较差，回答问题有误。3M2上机程序+实验报告20%A:算法理解准确，独立编程实现算法能力很强。B:能够较好理解算法，基本可以独立编程实现算法。C:能够较好理解算法，但是实现的能力不足。D:对算法理解有较大偏差，编程实现能力较差。4M1期末考试50%按照评分标准，以卷面成绩