《现代密码学1》课程教学大纲

《现代密码学1》教学大纲一、课程基本信息课程名称现代密码学ModernCryptography课程编码SCC262121020开课院部理学院课程团队现代密码学学分2.0课内学时32讲授32实验0上机0实践0课外学时0适用专业计算机科学与技术授课语言中文先修课程高等数学（2-1）、离散数学（2-1）、离散数学（2-2）、高等数学（2-2）、线性代数课程简介（限选）现代密码理论是现代信息安全技术的理论基础和核心。它包含两个密切相关的方面，其一是密码编码学，研究如何设计好的密码方案和密码协议；其二是密码分析学，研究攻破一个密码系统的途径，恢复被隐蔽信息的本来面目。本课程的主要目的是让学生学习和了解密码学的一些基本概念。具体来讲，通过本课程的学习，使学生理解古典密码体制、分组密码体制、公钥密码体制、流密码、数字签名和密码协议的基本概念、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，了解密码产品的基本工作原理，从而培养学生在实践中解决问题的能力。本课程属于信息与计算科学专业的专业课程，是数学在信息安全中的一个重要应用，是一门理论性和应用性很强的课程。Moderncryptographyisthetheoreticalfoundationandcoreofmoderninformationsecuritytechnology.Itcontainstwocloselyrelatedaspects.Oneisthecodingtheorywhichfocusesondesigninggoodcryptographicschemesandcryptographicprotocols.Theotheriscryptanalysiswhichfocusesonbreakingacryptographicsystemandrestorethetrueinformation.Themaingoalofthiscourseistomakestudentslearnthebasicconceptsofcryptography.Specifically,bylearningthiscourse,studentswillunderstandbasicconcepts,theoriesandoperationsoftheclassicalcryptography,blockcipherandpublickeycryptography,streamcipher,digitalsignature,andcryptograph-icprotocols,comprehendthebasicideaandmethodofdesignandanalysisofcryptographicsystem,understandthebasicprincipleofcryptographicproductsandcultivatethestudents'abilitytosolveproblemsinpractice.Moderncryptographyisaprofessionalcourseforthespecialtiesofinformationandcomputingscience,anditisanimportantapplicationofmathematicsininformationsecurity.Additionally,itisalsoacoursewithstrongtheoryandapplication.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:了解现代密码学的基础理论。是3.2,5.33.2,5.32M2目标2：初步掌握信息安全领域常用密码算法设计与密码分析技是3.2,5.33.2,5.33M3目标3：提高学生对学科和专业的认知能力，了解学科发展前沿，培养学生自我更新知识的能力。是3.2,5.33.2,5.3三、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11.11.1信息安全的模型加密模型，认证模型，秘钥管理模型。M11讲授1自学21.21.2密码学基本概念密码编码学，密码分析学，明文空间、密文空间、密码方案和密钥空间。M11讲授1自学31.31.3古典密码体制代换密码、置换密码、古典密码的破译。M1,M2,M31讲授1作业，自学42.12.1m-序列m-序列的定义M1,M2,M31讲授1作业，自学52.22.2ZUC算法ZUC算法标准M1,M2,M32讲授2作业，自学63.13.1分组密码的一般模型分组密码概述、Feistel结构、分组密码工作模式及攻击方式M1,M2,M31讲授1作业，自学73.23.2DESDES算法描述、DES安全性、三重DESM1,M2,M31讲授1作业，自学83.33.3AES算法-RijndaelRijndael算法数学基础、设计原理、Rijndael算法描述、Rijndael安全性及效率M1,M2,M32讲授2作业，自学93.43.4分组密码运算模式ECE、CBC、CFB、OFBM1,M2,M31讲授1作业，自学104.14.1公钥密码系统基本概念公钥、私钥、陷门、认证、密钥分发；公钥密码系统M1,M2,M32讲授2作业，自学114.24.2RSA公钥密码系统RSA算法描述；对RSA的攻击；RSA系统的参数选取M1,M2,M32讲授2作业，自学124.34.3其它公钥密码系统ElGamal密码系统，ElGamal密码系统的安全性；椭圆曲线密码系统M1,M2,M32讲授2作业，自学134.44.4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性M1,M2,M31讲授2作业，自学145.15.1Hash函数概述Hash函数定义、Hash函数的安全性、Hash函数的迭代构造法M1,M2,M31讲授1作业，自学155.25.2Hash函数MD5MD5算法描述、MD5的安全性M1,M2,M31讲授1作业,自学165.35.3安全Hash算法SHA-1SHA-1算法描述、SHA-1和MD5的比较、SHA-1的修订版M1,M2,M32讲授2作业，自学175.45.4基于分组密码与离散对数的Hash函数利用分组密码构造Hash函数、基于离散对数问题构造Hash函数M1,M2,M31讲授2作业,自学185.55.5消息认证消息认证码、HMAC算法M1,M2,M31讲授1作业，自学196.16.1数字签名概述数字签名体制M1,M2,M31讲授1作业，自学206.26.2RSA数字签名体制RSA算法描述，RSA数字签名的安全性M1,M2,M31讲授1作业，自学216.36.3ElGamal数字签名体制ElGamal算法描述、ElGamal数字签名的安全性、ElGamal签名体制的变形M1,M2,M32讲授2作业，自学226.46.4其他数字签名体制Schnorr数字签名、Fiat-Shamir数字签名、一次性数字签名、不可否认数字签名、盲签名.M1,M2,M31讲授1作业，自学236.56.5数字签名标准美国数字签名标准、俄罗斯数字签名标准M1,M2,M31讲授1作业，自学246.6习题课习题讲解M1,M2,M32讲授2自学四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1考勤与课堂表现1.通过刷卡点名、随机点名等方式进行考勤；2.通过随机检查学生上课的精神状态及回答问题的积极性和准确性等考察课堂表现；3.采用等级制，分为A,B,C，D四个等级。10%2平时作业1.每周布置3-4道题目，平均每次课1道题以上。2.成绩采用等级制，分为A,B,C，D四个等级，根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分。3.考核学生对现代密码学的基本知识的掌握程度，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，作业题型主要有分析和计算题。20%3大作业1.本课程要求学生以课程学习总结的方式，对现代密码学课程总体理解进行学习心得体会总结，进行一定的应用拓展思考，并给出利用基本的密码理论解决实际问题的具体案例。2.成绩采用等级制，分为A,B,C,D四个等级，根据学生对课程的学习态度，总体理解深度，对知识的具体应用环境的理解深度给出评分标准。3.考核学生对现代密码学这门课程的整体理解程度，学生对密码学具体应用的理解和实践能力。25%4期末考试1.闭卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。2.主要考查学生对近世代数基本知识的掌握程度，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、计算题、应用题，分析题等。45%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1考勤与课堂表现70%A-无迟到早退现象，上课精神饱满，回答问题积极。B-偶有迟到早退现象，上课精神状态尚可。C-经常迟到或早退，上课不积极。D-经常迟到或早退，上课不积极，并旷课次数超过4次。2M1平时作业10%A-作业完成准确，按时上交，独立完成B-作业基本正确，按时上交，独立完成C-作业完成错误，不按时上交，或者有抄袭现象D-作业完成错误，不按时上交或有抄袭现象，并不交作业次数超过3次。3M1大作业20%A-无拷贝现象，对课程总体能形成自己的在逻辑上的理解，且理解有一定见解和深度，并对课程的应用背景有一定了解和认识。B-无拷贝现象，对课程总体能形成自己的在逻辑上的理解，但理解不深，对课程的应用背景有一定了解。C-有少量拷贝现象，对课程总体不能形成自己的在逻辑上的理解。D-大量拷贝，对课程几乎一无所知。4M2平时作业30%A-作业完成准确，按时上交，独立完成B-作业基本正确，按时上交，独立完成C-作业完成错误，不按时上交，或者有抄袭现象D-作业完成错误，不按时上交或有抄袭现象，并不交作业次数超过3次。5M2大作业30%A-无拷贝现象，对课程总体能形成自己的在逻辑上的理解，且理解有一定见解和深度，并对课程的应用背景有一定了解和认识。B-无拷贝现象，对课程总体能形成自己的在逻辑上的理解，但理解不深，对课程的应用背景有一定了解。C-有少量拷贝现象，对课程总体不能形成自己的在逻辑上的理解。D-大量拷贝，对课程几乎一无所知。6M2期末考试40%见试卷评分标准7M3平时作业30%A-作业完成准确，按时上交，独立完成B-作业基本正确，按时上交，独立完成C-作业完成错误，不按时上交，或者有抄袭现象D-作业完成错误，不按时上交或有抄袭现象，并不交作业次数超过3次。8M3大作业30%A-无拷贝现象，对课程总体能形成自己的在逻辑上的理解，且理解有一定见解和深度，并对课程的应用背景有一定了解和认识。B-无拷贝现象，对课程总体能形成自己的在逻辑上的理解，但理解不深，对课程的应用背景有一定了解。C-有少量拷贝现象，对课程总体不能形成自己的在逻辑上的理解。D-大量拷贝，对课程几乎一无所知9M3期末考试40%见试卷评分标准评分等级说明：[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70