现代密码学教学大纲

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《现代密码学》课程教学大纲

一 课程说明

1.课程基本情况 课程名称：计算机基础 英文名称：Modern Cryptography 课程编号：2412216 开课专业：信息与计算科学 开课学期：第6学期 学分/周学时： 3 /3 课程类型：专业任选课

2.课程性质（本课程在该专业的地位作用）

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，理解密码产品的基本工作原理，以及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。

3．本课程的教学目的和任务

（1）学生学习本课程之前，应具备《概率论》、《近世代数》和《计算机网络》等基础知识。在理解、掌握、了解三个能力层次上，对学生学习和掌握本课程知识有如下要求：

①理解：能识记密码学基础理论中的基本概念、原理和方法的涵义，并能表述和判断其是与非。

②掌握：在理解的基础上，能较全面的掌握应用密码学的基本概念、基本原理、基本密码协议和基本技术，并熟练掌握一些典型的密码学方案，能表达基本内容和基本道理，分析相关问题的区别与联系。

③了解：在掌握的基础上，能运用应用密码学的基本概念、基本原理、协议

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和技术，阐释一般安全网络环境中密码产品如何利用密码学理论工作的原理，分析密码技术的实现过程和方法，并能应用有关原理和技术设计出一些简单的密码方案。

（2）课程教学重点与难点：

①教学重点：密码学的基本架构、基本概念、基本原理、基本密码协议和基本技术，以及密码学中一些典型的方案，能表达基本内容和基本道理。

②教学难点：数学基础知识及其在密码学基本原理、基本密码协议和基本技术中的应用。

（3）课程教学方法与手段：

本课程采用讲授与学生自行练习相结合方式，其手段有：

① 利用网络资源、多媒体等教学手段为教学服务，结合相关知识进行讲解 ② 详细讲解相关内容，引导学生对此进行深入的思考与分析，勇于单独发表自己的见解；

③课前安排学生查找相关资料，课后布置书面作业，理论与实践相结合，让学生体会并领略密码技术，对密码学有更深刻的认识。

③ 引导学生进行创新思维，力求提出新见解 （4）课程考核方法与要求

本课程考核以笔试为主。主要考核学生对基础理论，基本概念的掌握程度，以及学生实际应用能力。平时作业成绩占10%，期中考试成绩占20%，期末考试成绩占70%。

4．本课程与其他课程的关系

学生学习本课程之前，应具备《概率论》、《近世代数》和《计算机网络》等基础知识。

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5．教学时数及课时分配 章（要点） 第一部分 第二部分 第三部分 第四部分 第五部分 第六部分 第七部分 第八部分 第九部分 第十部分 主要内容 密码学概论 现代分组密码 流密码 公钥密码 Hash函数 数字签名与身份识别 认证理论与技术 密钥管理 PKI技术 密码学新进展 合计 学时安排 4 4 4 6 6 12 6 4 4 4 54 二 主要参考书 【1】现代密码算法工程 路而红、董秀则、李雪梅、张磊 等著 清华大学出版社 2012年6月

【2】《现代密码学（第2版）》 杨波著 清华大学出版社 2007年4月 【3】《密码学原理与实践》 Douglas R.Stinson著 电子工业出版社2003年2月

【4】《密码学与计算机网络安全》 卿斯汉著 清华大学出版社 2001年7月 【5】《现代密码学》 陈鲁生 沈世镒 科学出版社 2002 【6】《密码学教程》 张福泰 李继国 武汉大学出版社 2006

三 教学方法和教学手段说明

四 成绩考核办法

本课程以教务处相关文件规定进行考核。

以讲授为主的教学模式，适当地加入了一些讨论式教学方法。

五 教学内容

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第一部分 密码学概论（共4学时）

主要内容

1.1密码学的基本概念 1.2 密码学的发展概况 1.3古典密码 基本要求

1、理解密码学的基本概念及体系结构，包括密码体制的结构、安全性以及攻击类型。

2、对密码学发展的历史及其应用前景有一定的了解。

3、理解掌握几种古典密码的概念、加解密算法及其破译方法。 4、理解无条件安全的一次一密体制的设计方法和原理，了解其局限性。

教学要点

对密码体制的结构、安全性和攻击类型进行详细的讲解，重点搞清楚几种古典密码的基本加密算法及破译。

第二部分 现代分组密码（共4学时）

主要内容 2.2代换置换网络

2.3分组密码原理与设计准则 2.4数据加密标准DES 2.6高级加密标准AES 2.7分组密码的操作模式 2.8差分分析与线性分析 基本要求

1. 掌握分组密码的基本原理

2. 在对一些基本数学知识的理解下，熟练掌握数据加密标准DES和高级加密标准AES的加解密原理及其流程。

3. 掌握分组密码的4种基本工作方式。 4. 了解差分分析法和线性分析法。

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