《计算机密码学》课程教学大纲

计算机密码学课程教学大纲(ComputingEncryption)学时数：32学时其中：实验学时：0课外学时：0学分数：2适用专业：网络工程执笔者：吴臣审核人：王东编写日期：2010年9月一、课程的性质、目的和任务本课程是网络工程专业选修课。进入21世纪的知识经济时代，随着信息网络技术Internet的飞速发展，信息的安全性、可靠性和真实性让每一个人关注。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，理解和掌握一些常用密码算法的加密和解密原理。使当代大学生适应社会信息化的要求，能够利用密码技术服务于社会。二、课程教学的基本要求（一）学习加密学的概念和理论知识；（二）了解数据通信过程中的计算机加密方法的应用；（三）掌握一些简单密码体制的设计与它们的破译方法；（四）理解DES和RSA公钥系统的算法原理，并能进行简单的应用，编写计算机加密程序。三、课程的教学内容、重点和难点第一章简单密码体制及分析一、教学内容（一）密码学系统相关的一些重要概念：（二）加密、解密、明文、密文、密码系统等；（三）一些简单密码体制的设计与它们的破译，其中简单密码体制包括：置换密码，单表代替密码，多表代替密码，代数密码，Hill加密算法；（四）常见地破译方法有穷举攻击，统计分析攻击，数学分析攻击。重点：密码学的基本概念；一些简单密码体制与它的破译。难点：理解几种简单密码体制地设计原则，从中体会密码系统的组成；理解几种常见的密码系统破译方法及几种常见的密码破译类型，会从中体会设计密码算法的注意事项。第二章分组密码一、教学内容（一）常见分组密码体制：DES和IDEA的加密原理；（二）了解高级加密标准AES的加密原理及涉及到的多项式的运算；（三）分组密码的应用技术；分组密码的4种工作方式：电子密码本模式、输出反馈模式、密码分组链接模式和密码反馈模式；（四）短块加密的3种方法：填充法、序列密码加密法和密文挪用技术。重点：DES数据加密标准分组；IDEA密码系统；分组密码的应用技术。难点：掌握分组密码DES和IDEA的加密原理；理解分组密码的4种基本工作方式；理解短块加密的3种方法。第三章香农理论一、教学内容（一）密码体制的概率分布；（二）熵的概念，利用熵的概念计算密码体制各个组成部分的熵；（三）条件熵的概念，利用条件熵的计算给出多余度和唯一解码量；（四）完全保密体制。重点：密码体制的概率分布；熵；多余度和唯一解码量。难点：熵的概念；会用熵的概念及条件熵的概念计算密码体制各个组成部分的熵。第四章序列密码和移位寄存器一、教学内容（一）序列密码的一般原理；（二）移位寄存器的组成原理；（三）线性移位寄存器的特征多项式，线性移位寄存器的m序列，m序列的伪随机性和它的破译；（四）非线性移位寄存器序列，对线性移位寄存器进行非线性组合，利用非线性分组密码产生非线性序列，存储变换等。重点：.序列密码的一般原理；m序列的伪随机性；m序列密码的破译。难点：m序列的伪随机性和它的破译；掌握利用线性移位寄存器进行非线性组合产生非线性序列的几种常用方法。第五章RSA公钥密码体制一、教学内容（一）计算复杂性理论简介，必备的数论知识包括同余方程和中国剩余定理，欧几里得算法，欧拉函数，平方剩余和Jacobi符号；（二）RSA公钥密码体制以及它的一种改进方案；（三）RSA公钥密码体制的实现包括大素数的产生，RSA公钥密码体制的安全性讨论包括因数分解和对RSA体制中小指数的攻击；（四）Rabin密码体制，RSA在有限域上多项式上的推广。重点：RSA公钥系统；对RSA体制中小指数的攻击；.Rabin密码体制。难点：密码学中常用的一些数论知识；RSA公钥密码体制算法和关于它的安全性。第六章其他公钥密码体制一、教学内容（一）背包公钥体制，离散对数公钥密码体制，概率公钥体制，有限域Fq上椭圆曲线的公钥密码系统，双密钥公开钥密码体制；（二）这些公钥密码体制相关的一些数学知识：群论中有关概论和结果，离散对数问题的算法，关于Fq上的椭圆曲线；（三）公钥密码系统的应用：传送保密信息和签名信息，信息集合加密，秘密共管。重点：离散对数公钥密码体制；Fq中密码体制与明文嵌入方法；双密钥公开钥密码体制。难点：掌握离散对数公钥密码体制和有限域Fq上椭圆曲线的公钥密码系统；掌握公钥密码系统的应用。四、课程各教学环节要求（一）作业要求（二）考试环节题型多样化。其中基本概念以填空选择简答题为主，主要考查学生对加密学中加密、解密、明文、密文、密码系统等概念的领会深度。编程题。程序设计题目形式多样化，避免形成死记硬背的考试。包括简单加密算法的实现，一些简单加密程序的输出分析。五、学时分配教学内容各教学环节学时分配作业题量备注章节主要内容讲授实验讨论习题课外其它小计1简单密码体制及分析31422分组密码4423香农理论41544序列密码和移位寄存器6655RSA公钥密码体制61746其它公钥密码体制41163合计27323220六、本课程与其它课程的联系本课程是一门网络技术应用课程，学习方向注重理论与实际应用相结合。先修课包括程序设计语言、数据结构、计算机网络原理、数据通信原理。后续课与网络攻击与防御技术、网络安全技术相关联。七、教材与教学参考书（一）、选用教材朱文余，孙琦编著．《计算机密码应用基础》．北京：科学出版