計算機密碼學課程教學大綱(ComputingEncryption)學時數：32學時其中：實驗學時：0課外學時：0學分數：2適用專業(yè)：網絡工程執(zhí)筆者：吳臣審核人：王東編寫日期：2010年9月一、課程的性質、目的和任務本課程是網絡工程專業(yè)選修課。進入21世紀的知識經濟時代，隨著信息網絡技術Internet的飛速發(fā)展，信息的安全性、可靠性和真實性讓每一個人關注。本課程的主要目的是讓學生學習和了解密碼學的一些基本概念，理解和掌握一些常用密碼算法的加密和解密原理。使當代大學生適應社會信息化的要求，能夠利用密碼技術服務于社會。二、課程教學的基本要求（一）學習加密學的概念和理論知識；（二）了解數據通信過程中的計算機加密方法的應用；（三）掌握一些簡單密碼體制的設計與它們的破譯方法；（四）理解DES和RSA公鑰系統(tǒng)的算法原理，并能進行簡單的應用，編寫計算機加密程序。三、課程的教學內容、重點和難點第一章簡單密碼體制及分析一、教學內容（一）密碼學系統(tǒng)相關的一些重要概念：（二）加密、解密、明文、密文、密碼系統(tǒng)等；（三）一些簡單密碼體制的設計與它們的破譯，其中簡單密碼體制包括：置換密碼，單表代替密碼，多表代替密碼，代數密碼，Hill加密算法；（四）常見地破譯方法有窮舉攻擊，統(tǒng)計分析攻擊，數學分析攻擊。重點：密碼學的基本概念；一些簡單密碼體制與它的破譯。難點：理解幾種簡單密碼體制地設計原則，從中體會密碼系統(tǒng)的組成；理解幾種常見的密碼系統(tǒng)破譯方法及幾種常見的密碼破譯類型，會從中體會設計密碼算法的注意事項。第二章分組密碼一、教學內容（一）常見分組密碼體制：DES和IDEA的加密原理；（二）了解高級加密標準AES的加密原理及涉及到的多項式的運算；（三）分組密碼的應用技術；分組密碼的4種工作方式：電子密碼本模式、輸出反饋模式、密碼分組鏈接模式和密碼反饋模式；（四）短塊加密的3種方法：填充法、序列密碼加密法和密文挪用技術。重點：DES數據加密標準分組；IDEA密碼系統(tǒng)；分組密碼的應用技術。難點：掌握分組密碼DES和IDEA的加密原理；理解分組密碼的4種基本工作方式；理解短塊加密的3種方法。第三章香農理論一、教學內容（一）密碼體制的概率分布；（二）熵的概念，利用熵的概念計算密碼體制各個組成部分的熵；（三）條件熵的概念，利用條件熵的計算給出多余度和唯一解碼量；（四）完全保密體制。重點：密碼體制的概率分布；熵；多余度和唯一解碼量。難點：熵的概念；會用熵的概念及條件熵的概念計算密碼體制各個組成部分的熵。第四章序列密碼和移位寄存器一、教學內容（一）序列密碼的一般原理；（二）移位寄存器的組成原理；（三）線性移位寄存器的特征多項式，線性移位寄存器的m序列，m序列的偽隨機性和它的破譯；（四）非線性移位寄存器序列，對線性移位寄存器進行非線性組合，利用非線性分組密碼產生非線性序列，存儲變換等。重點：.序列密碼的一般原理；m序列的偽隨機性；m序列密碼的破譯。難點：m序列的偽隨機性和它的破譯；掌握利用線性移位寄存器進行非線性組合產生非線性序列的幾種常用方法。第五章RSA公鑰密碼體制一、教學內容（一）計算復雜性理論簡介，必備的數論知識包括同余方程和中國剩余定理，歐幾里得算法，歐拉函數，平方剩余和Jacobi符號；（二）RSA公鑰密碼體制以及它的一種改進方案；（三）RSA公鑰密碼體制的實現包括大素數的產生，RSA公鑰密碼體制的安全性討論包括因數分解和對RSA體制中小指數的攻擊；（四）Rabin密碼體制，RSA在有限域上多項式上的推廣。重點：RSA公鑰系統(tǒng)；對RSA體制中小指數的攻擊；.Rabin密碼體制。難點：密碼學中常用的一些數論知識；RSA公鑰密碼體制算法和關于它的安全性。第六章其他公鑰密碼體制一、教學內容（一）背包公鑰體制，離散對數公鑰密碼體制，概率公鑰體制，有限域Fq上橢圓曲線的公鑰密碼系統(tǒng)，雙密鑰公開鑰密碼體制；（二）這些公鑰密碼體制相關的一些數學知識：群論中有關概論和結果，離散對數問題的算法，關于Fq上的橢圓曲線；（三）公鑰密碼系統(tǒng)的應用：傳送保密信息和簽名信息，信息集合加密，秘密共管。重點：離散對數公鑰密碼體制；Fq中密碼體制與明文嵌入方法；雙密鑰公開鑰密碼體制。難點：掌握離散對數公鑰密碼體制和有限域Fq上橢圓曲線的公鑰密碼系統(tǒng)；掌握公鑰密碼系統(tǒng)的應用。四、課程各教學環(huán)節(jié)要求（一）作業(yè)要求（二）考試環(huán)節(jié)題型多樣化。其中基本概念以填空選擇簡答題為主，主要考查學生對加密學中加密、解密、明文、密文、密碼系統(tǒng)等概念的領會深度。編程題。程序設計題目形式多樣化，避免形成死記硬背的考試。包括簡單加密算法的實現，一些簡單加密程序的輸出分析。五、學時分配教學內容各教學環(huán)節(jié)學時分配作業(yè)題量備注章節(jié)主要內容講授實驗討論習題課外其它小計1簡單密碼體制及分析31422分組密碼4423香農理論41544序列密碼和移位寄存器6655RSA公鑰密碼體制61746其它公鑰密碼體制41163合計27323220六、本課程與其它課程的聯(lián)系本課程是一門網絡技術應用課程，學習方向注重理論與實際應用相結合。先修課包括程序設計語言、數據結構、計算機網絡原理、數據通信原理。后續(xù)課與網絡攻擊與防御技術、網絡安全技術相關聯(lián)。七、教材與教學參考書（一）、選用教材朱文余，孫琦編著．《計算機密碼應用基礎》．北京：科學出版