密码学基础教学大纲.docx
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密码学基础教学大纲
密码学基础课程教学大纲
课程名称:
密码学基础课程编码:
英文名称:
cryptography
学时:
32学分：
2
适用专业:
信息与计算科学课程类别:
选修
课程性质:
学科任选课
先修课程：
高等代数、离散数学、计算机理论基础
教材：
现代密码学，科学出版社，陈鲁生，2008.8
一、课程性质与任务
本课程为信息与计算科学专业的专业选修课。
密码学基础是信息安全专业的核心课程之一，是信息安全专业其他课程如网络安全，密码系统设计，数字隐藏水印等的先行课程。
通过这一课程的学习，要使学生理解信息安全服务的思想，掌握流行加密算法如DES、AES等的基本原理，掌握公钥密码体制的概念，掌握RSA，离散对数公钥体制的基本算法，以及数字签名等信息安全服务的原理和算法。
密码学内容丰富，涉及领域广泛，培养学生的抽象思维、逻辑推理、科学计算和创新能力。
本课程的设置，为将来从事信息通讯安全以及在今后相关领域的研究打下坚实的基础。
二、课程教学的基本要求：
本课程主要内容包括：
密码学基本概念；古典密码学；分组加密算法；公钥密码学；序列密码；数字签名等。
通过这一课程的学习，使学生掌握密码学的基本概念和原理，在此基础上，掌握常用的加密算法和数字签名算法。
进一步的，对这些常用算法在通讯问题中的应用进行了初步探讨与分析。
培养学生的分析问题解决问题的能力，培养创新能力，为本科生在今后相关领域的研究与应用打下良好的基础。
三、课程内容及教学要求：
（一）密码学基本概念
教学基本内容：
明文、密文、密钥、加密、解密、密码体制、密码体制的分类、加密迅通模型、密码攻击和密码攻击的分类（按攻击方法分类、按可利用数据分类）、绝对不可破译和计算不可破译。
重点：
加密通讯模型、密码攻击的分类、计算不可破译。
难点：
密码攻击的分类、绝对不可破译和计算不可破译。
本章节主要教学要求：
1．理解明文、密文、密钥、加密、解密的概念和关系，了解密码体制的构成，理解对称密码体制和公钥密码体制的概念；
2．掌握加密通讯模型；
3．了解密码攻击的定义，能够根据密码分析者所获得的数据进行攻击的分类；
4．理解绝对不可破译和计算不可破译的概念和区别。
（二）古典密码学
教学基本内容：
古典密码体制的运算（单表密码体制、多表密码体制）、密钥量、凯撒密码体制、标准字头加密体制、playfair体制、Vigenere体制、Vernam体制、Hill体制。
重点：
凯撒密码体制、playfair体制、Vigenere体制、Hill体制。
难点：
古典密码体制的运算（单表密码体制、多表密码体制）和密钥量。
本章节主要教学要求：
1．了解古典密码体制的运算（单表密码体制、多表密码体制），会计算简单密码体制的密钥量。
2．掌握常用古典密码算法（凯撒密码体制、playfair体制、Vigenere体制、Hill体制）；
3．了解标准字头加密体制和Vernam体制的加密算法。
（三）分组密码学
教学基本内容：
分组密码体制、数字加密标准DES、分组密码的工作模式、高级加密标准AES.
重点：
分组密码体制的概念、数字加密标准DES.
难点：
高级加密标准AES.
本章节主要教学要求：
1．理解分组密码体制的概念和特点；
2．掌握数字加密标准DES的加密、解密算法，了解DES算法技术的特点（混乱、扩散、对称性、S盒等）了解DES的安全性；
3．了解分组密码的工作模式（ECB、CBC、CFB、OFB）；
4．了解高级加密标准AES的加密、解密算法，理解AES的优势以及AES与DES的区别。
（四）公钥密码学
教学基本内容：
数论中的几个结论（线性同余式定理、中国剩余定理、Euler定理）、RSA公钥密码体制、EIGamal公钥密码体制、背包公钥密码体制、椭圆曲线密码体制、Diffie-Hellman密钥交换协议。
重点：
RSA公钥密码体制、EIGamal公钥密码体制、椭圆曲线密码体制。
难点：
数论中的几个结论、椭圆曲线密码体制。
本章节主要教学要求：
1．了解数论中的几个结论，理解公钥密码学的思想；
2．掌握常用公钥密码算法（RSA公钥密码体制、EIGamal公钥密码体制、椭圆曲线密码体制），能够进行简单的安全性分析；
3．了解背包公钥密码体制和Diffie-Hellman密钥交换协议。
（五）序列密码与移位寄存器
教学基本内容：
序列密码的基本原理，移位寄存器，线性移位寄存器的一般性质，m序列的伪随机性。
重点：
序列密码的基本原理，线性移位寄存器的一般性质。
难点：
m序列的伪随机性。
本章节主要教学要求：
1．掌握序列密码的基本原理；
2．了解移位寄存器的工作原理；
3．掌握线性反馈位移寄存器的表示，了解线性反馈位移寄存器的周期性；
4．了解m序列的伪随机性。
（六）数字签名
教学基本内容：
数字签名的定义和特点、利用RSA的数字签名方案、EIGamal签名方案、基于离散对数的签名方案、美国数字签名标准DSS、仲裁数字签名、盲签名、群签名.
重点：
数字签名的定义和特点、EIGamal签名方案、美国数字签名标准DSS.
难点：
基于离散对数的签名方案、美国数字签名标准DSS.
本章节主要教学要求：
1．理解数字签名的定义、特点和思想；
2．掌握常用数字签名方案（EIGamal签名方案、美国数字签名标准DSS），能对方案的安全性进行简单分析；
3．了解利用RSA的数字签名方案，了解数字签名与公钥密码体制的结合；
4．了解基于离散对数的签名方案；
5．了解仲裁数字签名、盲签名、群签名的定义和特点。
（七）密码协议
教学基本内容：
密钥分配与密钥协商、秘密分享、身份识别、零知识证明.
重点：
密钥分配，身份识别，零知识证明.
难点：
密钥协商.
本章节主要教学要求：
1．理解密码协议的基本思想；
2．掌握常用的密钥分配与密钥协商方案；
3．了解秘密分享的思想；
4．掌握身份识别的基本方案；
5．了解零知识证明的思想。
四、课程学时分配
讲课内容
讲课学时
习题课学时
合计学时
密码学基本概念
2
0
2
古典密码学
2
0
2
分组密码学
4
2
6
公钥密码学
4
2
6
序列密码与移位寄存器
4
1
5
数字签名
4
2
6
密码协议
4
1
5
总计
24
8
32
五、课程习题要求
以书后练习为主，并选用参考书目中习题，侧重于各种常用算法的原理及其应用的练习，其中包括了补充的数学基础的练习，以加强对密码学原理的理解。
另外，为了加强学生实际动手能力和创新能力，结合计算机知识选取了部分算法源程序作为课外练习。
六、考核方式
期末闭卷考试或半开卷考试。
七、课程的主要参考书
1．《密码编码学与网络安全》,电子工业出版社WilliamStallings著,杨明、胥光辉、齐望东等译,2001年4月.
2．《应用密码学》,北京邮电大学出版社,杨义先,2005年6月.
3．《计算机密码学》,清华大学出版社,卢开澄,1998年7月.
4.密码学原理与实践，电子工业出版社，DouglasR.Stinson，2009年7月.
制定人：
审定：
批准：
2010年8月
（注：
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