谈现代密码学的教学
密码学课程的教学现状探索与分析
密码学课程的教学现状探索与分析密码学是现代信息安全领域的重要基础学科，随着信息技术的发展和应用范围的扩大，密码学的教学也变得愈发重要。
密码学课程的教学现状对于培养信息安全人才和保障网络安全具有重要意义。
本文将探索和分析密码学课程的教学现状，探讨如何更好地进行密码学课程的教学，以促进学生的综合能力培养和社会需求的契合。
密码学课程是信息安全专业的核心课程之一，其教学内容主要包括密码学的基本概念、加密算法、数字签名、身份认证、密钥交换等内容。
随着信息技术的不断更新和发展，密码学课程的教学也在不断更新和完善。
目前密码学课程的教学存在一些问题和挑战。
教学内容与实际需求不够契合。
传统的密码学课程主要关注密码算法的原理和数学基础，忽略了密码学在实际应用中的重要作用。
而随着网络安全问题的日益突出，密码学在网络安全中的应用越来越重要，因此密码学课程需要与实际应用结合，更加贴近实际需求。
教学方法和手段相对滞后。
密码学是一门理论与实践相结合的学科，传统的课堂教学方式往往难以满足学生的需求。
学生对密码学的学习往往停留在理论知识的学习上，缺乏实际操作和实践能力的培养。
密码学课程的教学方法和手段需要更新，更加注重学生的实际能力培养和创新意识的培养。
教师队伍的不足。
密码学是一门专业性较强的学科，而目前教师队伍的整体水平相对有待提高。
密码学教师的队伍缺乏高水平和专业化的教师，这直接影响到密码学课程教学的质量和效果。
提高密码学教师队伍的整体素质和能力成为密码学教学的一项重要任务。
教学资源的不足。
密码学课程所需的实验教学设备和实验室条件较为苛刻，而目前的大部分学校在这方面的投入还不够。
密码学课程的教材和教学资源相对不足，不能满足学生的学习需求。
提高密码学课程的教学资源配置是密码学教学面临的一项重要挑战。
二、密码学课程教学改革探索针对现有密码学课程教学存在的问题和挑战，有必要进行密码学课程教学改革探索，以提高密码学课程的教学质量和效果。
现代密码学基础第一版教学设计
现代密码学基础第一版教学设计背景现代密码学基础是计算机科学与技术、信息安全等专业中的一门重要课程，它是计算机安全技术的基础。
理解现代密码学基础对于人们的安全认识至关重要，也是人们应对网络安全问题的必备技能之一。
教学目标本课程的主要目标是：•掌握基础的密码学概念和理论知识。
•理解现代密码技术的分类和应用。
•熟悉常见的加密算法。
•理解与应用数字签名、认证和密钥分配技术。
教学内容本课程的教学内容包括以下几个方面：密码学概念和原理在介绍现代密码学技术之前，需要了解密码学基础概念和原理。
这部分内容主要包括：•密码学定义。
•对称密钥加密和公钥加密的概念。
•散列函数和消息认证码的概念。
•密码体制。
•随机数生成的原理。
现代密码技术分类和应用了解密码学基础的概念后，需要了解现代密码技术的分类和应用。
这部分内容主要包括：•现代密码技术的分类。
•网络安全和信息安全中的密码应用。
•运用密码学技术保护各种数据、信息和应用。
•现代密码算法的特点和评价标准。
常见加密算法介绍密码学中的算法是密钥的重要组成部分。
本课程主要介绍如下加密算法：•DES加密算法。
•AES加密算法。
•RSA加密算法。
•ElGamal加密算法。
数字签名、认证和密钥分配技术在网络环境中，为了保证信息的完整性、真实性和准确性，需要使用数字签名和认证手段；同时，在保证访问授权的前提下，需要利用密钥分配技术，防止网络攻击。
而这些技术的实现都可以利用密码学技术来保证其安全。
具体内容包括：•数字签名的原理、种类和应用场景。
•认证技术、CA机构和数字证书的应用。
•密钥的分配和管理。
教学方法在教学中，我们采用以下教学方法：理论讲解首先要讲述密码学基本概念、密码编码的方式和主要的加密算法原理等基础内容，以及相关的技术特点和应用范围。
算法演示教师用相关的工具演示算法的实现，让学生可以深入了解密码技术实现过程。
实验探究通过实验，学生将了解密码技术的应用和实现原理，进一步加深对于现代密码学的认知。
现代密码学课程的教学探讨
（ １ ． 广东商学 院 数学与计算科 学学 院 ， 广州
征
５ １ ０ ６ ３ １ ）
５ １ ０ ３ ２ ０ ； ２ ．华南师范大学 计算机学院 ， 广州
摘
要： 现代 密码 学作 为信 息安 全的核 心技 术越来越被 大家所重视 ， 已成为各大 高校 重要 的专 业选修课 程． 但
金资助项 目（ Ｓ ２ ０ １ ２ ０ ４ ０ ０ ０ ６ ７ １ １ ）
作者简 介 ： 温雅敏 （ １ ９ ８ １ 一 ） ， 女， 江西赣州人 ， 广东商学 院数学 与计算科学 学 院讲 师 、 博士 ， 研究 方向为密码 学与信 息安全 ； 龚， 华南师范大学计算机学院副教授 、 博士 ， 研究方向为密码 学与信 息安全 ． 网络出版地址 ： ｈ ｔ ｔ ｐ： ／ ／ ｗ ｗ ｗ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． ｎ ｅ ｔ ／ ｋ ｃ ｍ ｓ ／ ｄ ｅ ｔ ａ ｉ Ｌ ／ ３ ６ ． １ ０ ３ ７ ． Ｃ ． ２ ０ １ ３ ０ ６ ０ ９ ． １ ０ ４ １ ． ０ ０ ３ ． ｈ ｔ ｍ ｌ
２ ０１ ３往
赣 南 师 范 学 院 学 报
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｇ ａ ｎ ｎ ａ ｎ Ｎ ｏ ｒ ｍａ ｌ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ
Ｎ ｏ． ３
第 三期
・
Ｊ ｕ ｎ ｅ ． ２ ０ １ ３
教学改革研究 ・
现代 密码 学课 程 的教学探讨
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３— ０ １— ０ ６
网 络 出 版 日期 ： ２ ０ １ ３—０ ６— ０ ９
基 金项 目 ： 广东商学 院 ２ ０ １ １ 年度校级博士科研项 目（ １ １ Ｂ Ｓ ４ １ ３ ０ １ ） ； 广东省教育厅 育苗工程 （ Ｌ Ｙ Ｍ １ １ ０ ５ ３ ， Ｌ Ｙ Ｍ １ １ ０ ６ ８ ） ； 广东 省 自然科学基
现代密码学教学实践与思考
效 果 都 不 会 好 。 样 的 教 学 方式 对 于 提 高 这 问题 、 决 问题 的能 力 ， 而 对 于培 养 创 新 解 从
型 人 才 而 言 是 远 远 不 够 的 ， 不 能 跟 上 密 也 密 码 学 课 程 是 与 实 践 紧 密 结 合 的 一 门
密码 算 法 中 的 设 计 体 现 等 ； 证 部 分 主 要 学 生 的 学 习 积 极性 、 动 性 ， 养学 生 思 考 认 主 培
而 密 码 学 课 程 开 设 的 时 间 比较 短 ， 常 是 通
密 码 体 制 。 点 要 介 绍 三 种 密 码 体 制 的 设 Ａ Ｓ ＲＳ Ｅ Ｇ 重 Ｅ 、 Ａ、 Ｌ ＡＭＡＬ 等加 密 签名 算法 ， 利
计 原 理 ： 古 典 密 码 体 制 的 设 计 存 在 的 缺 用Ｐ Ｐ 件验 证 签名等 。 分学 生将 密 码学 如 Ｇ 软 部 陷， 密钥过短 、 如 明密 文 和 密 钥 之 间关 系 简 当 作 数 学 课 来学 习 ， 也 有 一些 学 生 将 其 而
全 专业教 了如何 采 用理论 与实践相 结合 ， 学与科研 相结合 ， 教 使得 学生在深 入理 解课本 内容 的基础 上 ， 高学生的 实践水平 ，井繁跟 密码学 学科的研 究前 沿。 提 关键 词 ： 创新型 人 才培养 教 育模 式 问题 式教 学 中 图分类号 ： ４ Ｇ６ ３ 文 献标 识码 ： Ａ 文章编 号 ： ６ ３ ９ ９ （ ０ ０ （ ） Ｉ ｌ ０ １ ７ － ７ ５ ２ １ ） ２ａ一０ 一 ２ ２ ５
随 着 计 算 机 网 络 的 广 泛 应 用 和 深 入 发 展 ， 息安 全 越 来 越 受 到 社 会 各 界 的 高 度 信 重视 ， 已经 成 为 影 响 国家 安 全 、 济 发 展 、 经
《现代密码学》教学大纲
H
的复杂工程问题；
3.2 能够设计满足信息获取、传输、处理或使用等需求的系统，并能够 L
在设计环节中体现创新意识；
3.4 熟悉信息安全专业相关技术标准、知识产权、产业政策和法规，并
能在其现实约束条件下，通过技术经济评价对设计方案进行可行性研
M
究；
2.1 能够应用信息安全的基本原理，研究分析信息安全领域复杂工程问
6.4 消息认证
6.5 生日攻击
第 7 章 公钥密码体制(支撑教学目标 6)
7.1 公钥密码体制的基本概念
7.2 RSA 算法
7.3 椭圆曲线加密算法
第 8 章 数字签名技术(支撑教学目标 6)
8.1 数字签名简介
8.2 基于 RSA 数字签名
8.3 基于 ECC 数字签名
第 10 章 密钥管理(支撑教学目标 6)
闭卷笔试，课程作业、实验成绩、课堂表现、考勤。
七、成绩评定方法
期末笔试成绩占 80%，平时成绩占 20%（根据课程作业、实验成绩、课堂表现、 考勤等代密码学教程. 北京邮电大学出版社，2015.3 （教材）。
2．B. Schneier. Applied cryptograghy second edition: protocols, algorithms, and source code in C. NewYork: John Wiley & Sons, 1996. 中译本: 吴世忠, 祝世雄, 张文
专业的学生实际动手能力、设计能力、创新能力的培养。 4．专门的课程建设网站 5．由于《现代密码学》主要是讲解算法、模型及协议，比较抽象，因此课程
组开发了一些辅助教学软件（见课程建设网站），用以提高教学效果。
6．下一步拟在专门的课程建设网站中开发《现代密码学》课程教学的师生互 动、答疑模块。
现代密码学中的数学原理与方法
现代密码学中的数学原理与方法现代密码学是信息安全领域的重要分支，它的发展离不开数学的支持。
密码学的研究内容包括密码体制、密码算法、密码协议等三个方面。
其中，密码算法是密码学中最重要的研究内容之一，而密码算法的设计和分析，离不开数学的帮助。
在本文中，我们将着重介绍现代密码学中的数学原理与方法。
1. 离散数学离散数学是密码学中的基础学科之一，它包括离散数学理论、集合论、图论、逻辑学等多个分支。
在密码学应用中，离散数学主要用于构造数字信号处理、信息编解码等技术。
其中，离散算法是密码学中常用的技术之一，常见的算法有欧几里得算法、扩展欧几里得算法、RSA算法等。
这些算法中，欧几里得算法是一种求最大公约数的算法，扩展欧几里得算法是欧几里得算法的改进版，RSA算法则是一种基于离散对数的加密算法。
2. 群论群论是一种抽象和形式化的数学理论，它是密码学中最重要的数学分支之一。
在密码学中，群论主要应用于对称加密算法的设计和分析。
对称加密算法是一种加密和解密使用相同密钥的加密算法。
在对称加密算法中，密钥的加密和解密可以看做是一种群运算，而群的性质和结构，可以帮助设计出更加高效的对称加密算法。
常见的对称加密算法有DES、AES等，这些算法的设计和分析，离不开群论的帮助。
3. 模论模论是密码学中用于设计和分析公钥密码算法的一种数学分支。
公钥密码算法是指加密和解密使用不同密钥的加密算法。
在公钥密码算法中，模论主要是用于求解离散对数和计算模反演等问题。
离散对数问题是指对于一个小于模数的底数、指数和模数，求解出离散对数的问题；模反演问题是指对于两个整数a和m，求解x 使得ax ≡1(mod m)。
在公钥密码算法的设计中，常用到的模论技术有RSA算法、D-H算法、ECC算法等。
4. 椭圆曲线密码学椭圆曲线密码学是一种新兴的公钥密码算法，它比传统的公钥密码算法更加安全和高效。
椭圆曲线密码学基于椭圆曲线上的数学问题，如求解离散对数和计算模反演等问题，这些问题的损害概率比传统的素数分解问题更小。
现代密码学
课程名称：现代密码学课程编码：学分：2适用学科：理工科硕士研究生现代密码学Modern Cryptography教学大纲一、课程性质《现代密码学》是应用数学硕士研究生的一门专业方向选修课程。
随着计算机和通信网络的应用，信息的安全性受到人们的普遍重视，现代的信息安全除了涉及国家安全外，也涉及个人权益、企业生存和金融防范等。
密码学是信息安全的重要领域，它的理论和技术随着计算机技术的发展也得到了迅速发展和广泛应用。
本课程主要就是学习密码学的基本内容。
二、课程教学目的通过学习密码学理论，信息与计算科学和应用数学专业的学生应能正确理解其基本概念和理论，掌握常用的密码算法。
本课程将培养学生基础理论与应用结合的能力，并为后续课程的学习和本课程的进一步运用打下良好的基础。
三、教学基本内容与要求第一章引言1、了解密码学的发展概况2、熟练掌握密码学的基本概念第二章古典密码1、熟练掌握古典密码中的基本加密运算2、理解几种典型的古典密码体制3、了解古典密码的统计分析第三章香农理论1、熟练掌握密码体制的数学模型2、掌握熵及其性质3、了解伪密钥和唯一解距离4、了解密码体制的完善保密性5、理解乘积密码体制第四章分组密码1、熟练掌握分组密码的基本原理2、理解数据加密标准DES3、了解多重DES及DES的工作模式4、理解高级加密标准AES第五章公钥密码1、熟练掌握公钥密码的理论基础2、掌握RSA公钥密码3、掌握大素数的生成方法4、了解椭圆曲线上的Menezes- Vanstone公钥密码第六章序列密码与移位寄存器1、熟练掌握序列密码的基本原理2、理解移位寄存器与移位寄存器序列3、掌握移位寄存器的表示方法4、了解线性移位寄存器序列的周期性、序列空间和极小多项式5、知道m-序列的伪随机性几点说明本课程教学时数为48学时，根据不同章节难易程度安排上机练习。
课程内容要求的高低用不同词汇加以区分：对于概念、理论，从高到低以“理解”、“了解”、“知道”三级区分；对于运算、方法，以“熟练掌握”、“掌握”、“会”或“能”三级区分。
现代密码学课程设计
现代密码学课程设计一、课程概述现代密码学是一门关于信息安全的学科，主要研究保护信息在通信及存储中的安全性。
本课程设计旨在让学生从理论和实践两方面了解现代密码学的基础知识、常用算法以及应用实例，通过实现密码加解密算法、数字签名算法等，加深对现代密码学的理解，提高学生信息安全意识和实际编程能力。
二、教学目标•了解现代密码学的基本概念和密码学的发展历程；•掌握对称密钥算法和非对称密钥算法的基本原理；•掌握常用的密码学算法和协议，如AES、RSA、MD5、SHA等；•掌握常见的密码攻击方法的手段和防范措施；•能够结合实例了解密码学在信息安全领域的应用。
三、教学内容3.1 现代密码学基础•密码学的定义和发展历程•密码学的基本概念、分类和研究对象•密码学中的术语和符号3.2 对称加密算法•对称加密算法的基本原理•常用的对称加密算法：DES、3DES、AES等•实现对称加密算法的案例3.3 非对称加密算法•非对称加密算法的基本原理•常用的非对称加密算法：RSA、ECC等•实现非对称加密算法的案例3.4 哈希算法•哈希算法的基本原理•常用的哈希算法：MD5、SHA等•实现哈希算法的案例3.5 数字签名算法•数字签名算法的原理和应用•常用的数字签名算法：RSA、DSA等•实现数字签名算法的案例3.6 密码攻击与防范•常见的密码攻击方式：暴力破解、字典攻击、重放攻击等•密码攻击技术的分类和流程•密码攻击防范和对策3.7 现代密码学应用实例•SSL/TLS协议的原理和实现•HTTPS协议的原理和实现•VPN的实现和应用四、教学方法本课程设计采用授课、讲解、案例演示、群体讨论等多种教学方法相结合，以提高学生的学习兴趣和参与度。
同时，鼓励学生在本课程设计的实践环节中，利用程序实现加解密算法、数字签名等，同时进行实际的密码攻击和防范。
五、考核方式•课程论文：涵盖对现代密码学的基本概念及其在信息安全领域中的应用、常用算法的原理和具体实现以及密码攻击和防范等方面。
《现代密码学》理论课程教学
《现代密码学基础》课程教学大纲一、课程基本信息二、课程教学目标《现代密码学》是网络工程专业网络安全的基础课程。
通过本课程的学习，使得学生对密码学领域的基本概念、基本理论和基本应用有全面的理解，作为进一步学习网络安全专业知识的基础、作为网络安全理论研究和相关应用开发的准备知识。
理解密码体制概念和密码学发展沿革；理解公钥密码体制的设计思想；掌握常用的密码体制的设计机制，包括DES；掌握对称密码体制的设计和分析特点；掌握非对称密码体制的设计和分析特点；掌握认证体系相关知识，包括数字签名、身份认证和消息认证等；了解密码技术应用技术，包括数字现金等。
增强学生的信息安全、网络安全意识，增强防范的能力，为以后学习和掌握网络工程网络安全方向课打下坚实的基础。
三、教学学时分配《现代密码学基础》课程理论教学学时分配表《现代密码学基础》课程实验内容设置与教学要求一览表四、教学内容和教学要求第一章密码学概述及古典密码学（2学时）（一）教学要求通过本章内容的学习，了解信息安全面临的威胁,了解信息安全的模型,了解密码学基本概念,掌握几种古典密码，其中包括单表代换密码和多表代换密码。
（二）教学重点与难点1．教学重点：密码学基本概念、单表代换密码和多表代换密码。
2. 教学难点：单表代换密码和多表代换密码算法。
（三）教学内容第一节信息安全的威胁与模型1. 信息安全面临的威胁；2．信息安全的模型。
第二节古典密码算法1．密码学基本概念；2. 单表代换密码和多表代换密码。
本章习题要点：练习单表代换密码和多表代换密码。
第二章流密码（2学时）（一）教学要求1.了解流密码的基本概念；2.掌握序列的伪随机性；3.掌握序列密码的破译。
（二）教学重点与难点1．教学重点：序列的伪随机性、序列密码的破译。
2. 教学难点：序列的伪随机性。
（三）教学内容第一节流密码1.流密码的基本概念；2.序列的伪随机性。
第二节序列密码1.序列密码的破译。
本章习题要点：练习序列的伪随机性。
安全第2讲——现代密码学入门
安全第2讲——现代密码学入门上一讲介绍了凯撒加密、单字母替换加密、Vigenere加密三种古典加密方法，在计算机辅助下进行攻击，它们几乎都不堪一击。
但实际上，对程序员们来说，这三种加密方法、或者从它们衍生出的加密方法，依然是经常使用的方法，只不过它们不被用于商用系统，也不被用于对自身机密信息的保护。
我们自己编写一些好玩的小程序，想进行简单鉴权，我们还是会优先想到凯撒加密等算法。
对商用系统，或者对个人机密信息保护的系统，则要求使用现代加密算法。
下面介绍一些现代密码学的入门知识。
1、算法的表示加密方案涉及到三种算法，分别是：（1）密钥产生算法Gen；（2）加密算法Enc；（3）解密算法Dec；2、取值空间的表示取值空间常用手写体的大写字母表示，分别为：（1）明文空间M；（2）密文空间C；（3）密钥空间K；3、具体取值的表示具体取值有三种，用小写字母表示，分别为：（1）明文m；（2）密文c；（3）密钥k；4、随机值的表示随机值也有三种，常用打印体的大写字母表示，分别为：（1）明文随机值M；（2）密文随机值C；（3）密钥随机值K；5、出现概率的表示出现概率有三种，分别为：（1）Pr[K=k]表示密钥k的出现概率，即Gen算法生成k的概率；（2）Pr[M=m]表示明文m的出现概率；（3）Pr[C=c]表示密文c的出现概率；6、算法的使用（1）k:=Gen()，k∈K解释：通过执行Gen算法，我们可以得到密钥k，得到的密钥属于密钥空间K。
（2）对于k∈K、m∈M，则c:=Enc(k, m),c∈C解释：通过执行Enc算法，输入密钥k和原文m，可以得到密文c，得到的密文属于密文空间C。
有的的Enc算法，对于给定的密钥k和原文m，生成固定的密文c；但也有Enc算法，对于给定的密钥k和原文m，每次执行生成的密文c不同。
（3）对于k∈K、m∈M，则m:=Dec(k, Enc(k, m))解释：对于通过Enc，传入参数密钥k和原文m，得到的密文c；我们可以使用Dec，传入参数密钥k和密文c，可以得到原文m。
现代密码学高效教学法探讨
不 成 体 系 。 因 此 在 授 课 过 程 中必 须 找 到 一 条 主 线 贯 穿 整 个 教 学 过程 。比可以从 密码 的诞生开始讲起 ， 介绍基于 战争 中保密发
数字签字 、 杂凑 函数 以及 密码协议等部分 ， 各部分要求 学生首先
掌握相关 的数 学基础知识 ， 然后学 习和 掌握 各种典型算法 ， 如对 称密码算 法要求学生 掌握经典 的流 密码算法 、 Ｄ Ｅ Ｓ 算法、 Ｒ Ｓ Ａ算 法、 以及 Ｉ Ｄ Ｅ Ａ算 法 等 ； 公钥密码 要求 学生掌 握 Ｒ Ｓ Ａ算 法 、 Ｅ １ Ｇ ａ ｍ ａ ｌ 、 椭 圆曲线密码 、 以及背包密码体制等经典算法 。内容非
墼 ！
Ｎｏ． １ ｌ Ｔ Ｉ 眦 Ｅ Ｄ Ｕ Ｃ Ａ Ｔ Ｉ Ｏ Ｎ Ｎｏ ｖ ｅ ｍｂ ｅ ｒ
现代密码学高效教学法探讨
贾艳 艳
摘要 ： 现代 密码 学涉及的 内容 多、 涵盖 面广且 实践性 强 ， 传统的 以教师讲授 为主的教 学方 法使 学生很 难真正地领会 掌握所 学知识 难 以将所 学知识应 用到 实际生活中。本 文针对该 问题 ， 从教 学内容的安排 、 新教 学法的应用、 实践环 节的强化等 方面对如何提 高现代 密码学的教 学效果进行 了探讨 。
开始讲授一 门课 程之前 ， 教师应对学生情况 进行 了解 ， 包括 其所学专业 、 先修课程等。如学生之前并没有修过相关 的数学基
础课 ， 那 么进行 现代密码 学课程讲授 时必 须加强数 学知识 的讲 解； 若学生 已经修过相关 先修 课程 ， 这数学基础知识可 以略讲 甚
至不讲 。针对 信息安全或计算机相关 专业学生可 以侧重讲 经典 算法及其应用 ， 对理论推 导可 以略讲或不讲 ； 而对于密码学 相关
密码学 教学方法
密码学教学方法
密码学教学可以采用以下方法：
1. 讲解基本概念：首先介绍密码学的基本概念，如加密、解密、密钥等。
通过讲解这些基础概念，为学生打下扎实的基础。
2. 理论讲解：通过讲解密码学的理论知识，包括对称加密算法、非对称加密算法、哈希函数等的原理和应用。
重点讲解各种算法的优缺点、安全性等方面的知识。
3. 实际案例分析：通过分析实际案例，如历史上的密码破译事件、网络安全事件等，将密码学的理论知识与实际运用相结合，让学生更深入地理解密码学的重要性和应用场景。
4. 实践操作：在教学中引入实践环节，让学生亲自尝试使用密码学算法进行加解密操作，加深对密码学原理的理解和应用能力。
5. 提供资源：为学生提供相关的书籍、论文、实验代码等资源，让他们有机会深入学习和研究密码学领域的更深层次知识。
6. 讨论和演示：通过讨论和演示，引导学生思考密码学在实际应用中的局限性和可能的攻击方式，培养学生的创新思维和解决问题的能力。
7. 小组合作：组织学生分组进行密码学相关项目的设计和实现，培养团队合作和交流能力，同时加深对密码学知识的理解和应
用。
8. 不断更新：由于密码学领域一直在不断发展和演变，教师应不断更新自己的知识，及时了解最新的密码学算法和研究成果，并将这些内容及时更新到教学中，使学生能够跟上发展的步伐。
综上所述，密码学教学方法应该结合理论讲解、实际案例分析、实践操作等多种方式，同时注重培养学生的概念理解和实际运用能力。
现代密码学教案
现代密码学教案教案标题：现代密码学教案教案目标：1. 了解现代密码学的基本概念和原理。
2. 掌握常见的现代密码学算法及其应用。
3. 培养学生的密码学思维和分析问题的能力。
4. 培养学生的团队合作和沟通能力。
教学时长：5个课时教学内容：第一课时：密码学基础概念1. 密码学的定义和作用2. 对称加密和非对称加密的区别3. 密码学的应用领域第二课时：对称加密算法1. 凯撒密码的原理和应用2. DES算法的原理和应用3. AES算法的原理和应用第三课时：非对称加密算法1. RSA算法的原理和应用2. 椭圆曲线密码算法的原理和应用第四课时：哈希函数和数字签名1. 哈希函数的定义和特性2. 常见的哈希函数算法3. 数字签名的原理和应用第五课时：密码学的安全性和应用案例1. 密码学安全性的评估标准2. 密码学在网络安全中的应用案例3. 密码学的未来发展趋势教学方法：1. 教师讲授：通过PPT、讲解等方式向学生介绍密码学的基本概念和原理。
2. 小组讨论：将学生分成小组，让他们针对某个密码学算法进行深入讨论和研究，然后向全班汇报。
3. 实践操作：引导学生使用密码学算法进行加密和解密的实践操作，加深对密码学算法的理解和掌握。
评估方式：1. 课堂参与：学生在小组讨论和实践操作中的积极程度和贡献度。
2. 平时作业：布置相关的作业，如编写简单的加密程序或分析密码学算法的安全性。
3. 期末考试：考察学生对密码学基本概念、常见算法和应用案例的理解和运用能力。
教学资源：1. PPT课件：包含密码学基础概念、算法原理和应用案例的PPT课件。
2. 实践材料：提供加密和解密的实践操作材料，如编程环境、示例代码等。
3. 参考书籍：推荐一些与现代密码学相关的经典教材和参考书籍，供学生深入学习和研究。
教学建议：1. 引导学生主动思考和探索，培养他们的密码学思维和解决问题的能力。
2. 鼓励学生进行团队合作和互动交流，提高他们的沟通和表达能力。
现代密码学精讲
Identification primitives
图2.2 密码学本原分类
2.1.4 现代密码学主要技术(续)
(1) 加密
加密基本术语
明文消息空间M: 某个字母表集 密文消息空间C: 可能的密文消息集 加/解密密钥空间K: 可能的加/解密密钥集 加/解密函数EeK (mM) / DdK (cC) : 一个 从M到C/C到M的有效变换
主要技术：分组密码与流密码 定义 4(分组密码) 将明文消息在编码集按照固定长度t 进行分组，再一组一组地加\解密明\密文消息。 #著名的DES、AES都是这类密码。
2.1.4 现代密码学主要技术(续)
定义5 K 是加密变换集的密钥空间，序列 e1e2… eiK称为密钥流。 定义6 (流密码) 消息m以串的形式(m1m2…mi)给出， 密钥e1e2…ei是K上的密钥流。流密码通过ci=Eei(mi) 给出密文消息(c1c2…ci)；如果di为ei的逆，解密则通 过mi=Ddi(ci)完成。
2.1.4 现代密码学主要技术(续)
A1
认证 VT(A6 || e6 , s6)
c = Ee6(m)
e6, s6
Public file
A1, e1, ST(A1 || e1)=s1 A2, e2, ST(A2 || e2)=s2 A3, e3, ST(A3 || e3)=s3
Dd6(c)=m
A4, e4, ST(A4 || e4)=s4
2.1.2 现代密码学中的对称与非对称密码 思想
分析者 Eve
加密器 EK1(m)=c
m
明文消息 源
c
公共信道
解密器 DK2(c)= m
m
目的地
Alice
Bob
《 现代密码学 》课程教学大纲
《现代密码学》课程教学大纲课程编号：1330080课程名称：现代密码学英文译名：Modern Cryptography总学分：3总学时：48学时（含8学时实验课，2学时课程设计讨论课）●课程教学目的本课程的主要目的是让学生学习和了解密码学的发展历程；理解和掌握古典密码体制、分组加密体制、流密码体制、消息认证码、公钥加密体制、数字签名体制和密码协议的基本概念、代表算法的运算；领会密码体制设计与分析的基本思想与方法。
了解密码学各分支的研究内容及密码学的新发展，方向以及培养学生在实践中解决问题的能力。
●教学任务让学生掌握现代密码学的设计技术和分析技术的基础知识，培养其应用密码学原理，准确分析现实当中安全风险，并设计有效防御方案的能力。
●教学内容的结构单元教学目标及任务一、绪论(2学时)主要内容：密码学与信息安全的关系密码学的历史和分类本门课程的组织与安排教学任务：明确密码学的重要用途，培养学生学习密码学的兴趣。
教学目标：能够叙述密码体制和安全属性的关系。
重点：密码学研究的基本问题和密码学的分类。
二、古典密码学（2学时）主要内容：古典密码体制古典密码体制分析教学任务：让学生掌握密码算法设计及分析的基本思想。
教学目标：可以说出密码算法设计的基本方法，攻击典型的古典密码体制，并说明攻击成功原因。
重点：古典密码体制的设计思路及对这些体制的一些破译方法。
难点：方法的理解和应用。
三、信息论基础（1学时）主要内容：Shannon信息保密系统熵和无条件保密分组密码的设计思想教学任务：让学生从信息论的角度，掌握保密的涵义。
教学目标：能够完整刻画shannon通信保密系统，并可以计算加密系统是否无条件保密。
重点：香农保密系统的模型、完善保密性的概念。
难点：概念和观点的理解，熵的计算。
四、计算复杂性理论基础（1学时）主要内容：问题的定义算法的复杂性定义及分类P问题及NP问题密码算法的计算安全性与实际安全性教学任务：让学生掌握计算安全的思想。
关于计算机专业“密码学”课程教学内容和教学方法的探讨
关于计算机专业“密码学”课程教学内容和教学方法的探讨摘要:本文根据计算机专业的培养目标和该专业学生的知识基础,并结合笔者自身的教学实践,针对计算机专业开设“密码学”课程的教学内容和教学方法做了探讨。
关键词:计算机;密码学;教学内容;教学方法密码学是一门由数学与计算机科学两门学科交叉产生、主要研究信息从发送到接收的安全通信和安全存储的学科。
本学科自产生以来,便随着互联网的普及而迅速发展,又因现代社会人们隐私观念的增强而蕴含了巨大的市场需求。
在国外很多高校的计算机专业,“密码学”是一门重要的课程。
而在我国,长期以来,该课程很少被安排在计算机科学与技术专业的教学计划中。
近年来,随着中外合作办学与学术交流的不断繁荣,一些高校的计算机专业已开始将“密码学”列为必修课。
然而,由于密码学所包含的知识涉及很深的数学背景,而且截至目前为止已经出版发行的密码学教材多适用于数学专业和通信专业,所以很难找到适合计算机专业的教材。
此外,国内高校计算机专业开设该门课程时间不长,尚无权威的教学大纲和授课范围,也为本门课的讲授增加了难度。
笔者根据自身的教学实践和计算机科学与技术专业学生的知识基础,对教学内容和教学方法进行了一些探索,使学生在能对密码学知识有系统的理解的前提下,充分发挥计算机专业学生的专业技能,令学生达到能够将该门课中的方法应用到实际的能力。
1教学内容的选取密码学学科所涉及的知识面较广,且涉及较深的数论知识。
在很多高校的数学院系的密码学教学中,密码学的理论基础往往是讲授的重点,而这并不适宜计算机专业的学生学习。
与数学专业的学生相比,计算机专业学生的长处在于较强的程序设计能力。
考虑到计算机专业学生的知识基础,笔者在教学内容的选择中注重以下几个方面。
1.1密码学的发展背景和密码学研究的基本问题介绍密码学的发展背景和密码学研究的基本问题,尤其是密码体制、单向函数以及伪随机序列生成器的阐述,既让学生对密码学有一个大致的了解,又为以后即将学习的各种加密方案以及密码安全性做好铺垫。
现代密码技术的教育与研究方向
现代密码技术的教育与研究方向现代密码技术，听起来是不是感觉特别神秘、特别高大上？其实啊，这玩意儿在咱们如今的生活中可是无处不在，从手机解锁、网上支付，到保护重要的文件和信息，都离不开它。
我先跟您聊聊现代密码技术在教育中的重要性。
您想想，现在的孩子们从小就接触各种电子设备和网络，如果不了解密码技术，怎么能保护好自己的隐私和信息安全呢？就说前几天，我看到一个小学生在玩手机游戏，他居然随便就把自己的生日设置成了登录密码，这得多危险啊！要是被坏人知道了，那他的游戏账号可就容易出问题啦。
所以说，在小学阶段，就得让孩子们对密码技术有个初步的认识，比如知道不能用太简单的数字当密码，要设置复杂一些的，包含字母、数字和符号的那种。
到了初中，课程就可以深入一点啦。
给孩子们讲讲常见的加密算法，像对称加密和非对称加密。
可别觉得这些名词太专业，孩子们理解不了。
咱们可以通过一些有趣的例子来解释，比如说把对称加密比作一把钥匙能开一把锁，钥匙只有一把，加密和解密都用它；非对称加密呢，就像是有两把钥匙，一把公钥可以公开给大家，一把私钥自己藏好，用公钥加密的信息只能用私钥解密。
高中阶段，那就得更深入一些了。
可以让学生们动手实践，自己设计一些简单的加密程序。
比如说，组织一个小组活动，让学生们分组合作，设计一个加密算法来保护班级的成绩表。
有一组同学就特别有创意，他们用每个同学名字的拼音首字母对应一个数字，然后再进行一系列的运算，最后得到一个加密后的数字串。
虽然这个算法还比较简单，但这过程中培养了他们的逻辑思维和创新能力。
再来说说现代密码技术的研究方向。
随着科技的飞速发展，密码技术也在不断进步。
比如说，量子计算的出现对传统密码技术构成了巨大的挑战。
因为量子计算机的强大计算能力，可能会让一些现有的加密算法变得不再安全。
所以研究抗量子计算的密码算法就成了一个热门方向。
还有生物特征密码技术，利用人的指纹、虹膜、面部特征等进行加密认证。
这可有意思啦，前阵子我看到一个新闻，说有个公司研发出了一种基于虹膜识别的加密系统，只要眼睛看一下就能解锁，又方便又安全。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第33卷第9期湖南科技学院学报V ol.33 No.9 2012年9月 Journal of Hunan University of Science and Engineering Sep.2012谈现代密码学的教学黄琼郭艾侠（华南农业大学 信息学院，广东 广州 510642）摘 要：密码学是实现信息安全的一个重要工具。
文章就如何提高现代密码学课程的教学效率、激发学生的兴趣，阐述几点感觉和体会。
在教学中应注重理论与应用、攻击与防御的紧密结合，以应用入手，带出理论，再辅之以理论在实际中的具体应用。
关键词：信息安全；密码学；数学；教学思想中图分类号：G642文献标识码：A 文章编号：1673-2219（2012）09-0171-020 引 言近年来，随着计算机、网络、通信等的信息技术迅速发展，出现了大量的电子、计算机设备和应用系统，以及网络信息系统，例如电子商务、电子政务、网上银行、移动通信 等。
这些设备和系统与人们的日常生活的联系越来越紧密，成为人们生活中不可或缺的部分。
虽然社会的信息化程度越来越高，这些设备和系统在我们的生活中起着越来越重要的作用，但是随之而来的安全问题却不容小觑。
近几年信息安全事件频繁发生，信息泄漏给人们的生活造成诸多不良影响和困扰，使得人们对信息安全的关注度也越来越高。
如何保障信息安全也成为了一个热点研究问题。
然而，无论是过去、现在还是将来，信息安全保障技术以数学和计算机科学为基础，需要相关专业的毕业生来开发并实现这些防护技术。
因此，许多高校都开设了信息安全或相关专业，培养优秀毕业生，将来从事信息安全建设工作。
保障信息安全的一个重要手段是密码学。
密码技术可以用于实现数据的保密性、完整性、不可篡改性、可用性、不可抵赖性等，也可以用于控制对数据的访问。
密码学的重要基础是数学，如抽像代数、数论等，理论性强，是一门相对比较难学的学科。
许多学生对如何使用理论知识来解决实际问题还不是很清楚[1]。
高校开设这门课程的目的之一是要求学生具备一定的分析问题和解决问题的动手能力，能够进行一些安全实践[2, 3]。
笔者就如何激发学生的兴趣、提高信息安全数学基础的教学效率和效果，阐述几点感想与体会，与同行做探讨。
收稿日期：2012－07－05基金项目：华南农业大学2010年度教育教学改革项目（JG10120）和华南农业大学信息学院教改课题（INFJG09 03）。
作者简介：黄琼（1982－），男，江西南昌人，副教授，博士，研究方向为密码学与信息安全。
郭艾侠（1974－），女，安徽宿州人，讲师，研究方向为信息安全。
1 现代密码学的特点与其它课程相比，现代密码学具有以下特点[5]：（1）密码学是一门具有非常强的理论性的学科，其教学离不开密码理论的讲授，常常需要讲解各种方案的原理。
然而，光讲解密码理论的话，学生很容易感觉到枯燥。
各种密码方案都具有其应用背景，且学生们多数都对应用较为感兴趣。
因此，密码学的教学过程中应该理论与应用并重，以应用引出理论，再以理论指导应用。
（2）现代密码学的内容涉及数论、抽象代数、概率等诸多数学知识，范围较广，潜在地要求学生具有一定的数学基础。
（3）由于密码学的应用很广，如数据库安全、网络安全、操作系统安全等都需要用到密码工具。
因此，密码学也就和这些相关课程有着密切的关联。
在教学过程中可穿插一些密码学在各个领域的应用。
2 教学感受与体会针对以上特点，在教学实践中笔者采取了如下的思路和方法。
2.1以数据隐藏为切入点密码学的发展源于数据的隐藏，早在古罗马时期就出现了数据加密技术“凯撒密码”。
除此之外，还有很多经典的古典加密方法，如普莱菲尔密码、维吉尼亚密码等。
此类的数据加密技术较容易引起学生的兴趣，二战时期美国与德国、日本之间的“密码战争”的故事更能激发学生对密码术的兴趣。
在实际教学中可以用此类的故事展开，然后举一些古典密码的例子，如：加密方法：凯撒密码明文：Attack Midway Island Tomorrow密文：Dwwdfn plgzdb Lvodqg Wrpruurz密钥：3使学生掌握“明文”、“密文”、“密钥”这几个概念以及加密、解密是怎么一回事。
由此，向学生讲解对称加密的机制，并171介绍几种著名的古典密码和现代的对称加密算法，如DES 等。
2.2以加密破解为激励点自古以来，密码学就包括“矛”和“盾”两部分。
密码方案、协议的设计是“盾”，集中于防御；而密码分析、破解则是“矛”。
两者相辅相成，密不可分。
不过，一直以为，密码分析和破解都能吸引人们的眼光和兴趣。
在教学中，也可以以此来进一步吸引学生们的注意和兴趣。
可以给出一个简单的密文，如密文：Dwwdfn plgzdb Lvodqg Wrpruurz并告诉学生该密文是用凯撒密码计算出来的，要求学生寻找其相应的明文。
之后，可再以这个例子来讲解统计分析方法，通过统计字母出现频率来进行密码分析。
上述例子较为简单，学生们一般都能较快地能完成整个分析过程。
然后再一步增加难度，以简化的DES为例[4]，向学生讲解差分分析的方法。
2.3以公钥密码做进一步展开对称密码技术具有速度快的优点，既适合软件实现，也比较适合硬件实现；但是，对称密码也有一个很大的缺点，即加解密双方需要共享密钥，管理和分发都是难题。
在向学生们分析完对称密码的缺点之后，自然地开始向学生介绍Diffie和Hellman为何要开拓公钥密码学这个新方向，并讲解公钥密码的特点和运行机制。
这样学生们较为容易接受公钥密码这个概念。
然后以RSA加密方案为例子，完整讲解公钥加密的原理，并以此带出公钥加密的数学基础，如同余的性质、欧拉函数，扩展的欧几里德算法、平方剩余等内容。
此外，为使学生们对公钥加密保持相当的兴趣，还可以进一步讲解如何攻击原始的RSA加密方案，介绍立方根攻击、共模攻击、选择密文攻击等攻击方式，使学生们了解针对公钥加密方案的一些分析方法。
有攻就应有防。
接下来向学生们讲解应该如何去防御这些攻击，并由此向学生们传输“安全模型”这个概念，令他们了解“安全”的相对性，即，所谓的“安全”都是针对于某些类型的攻击而言的，攻击类型不同，安全程度也将有所差异。
以RSA加密为例，向学生们介绍公钥加密当中常见的“选择明文安全”和“选择密文安全”，以及如何去实现这两种安全性，将攻与防的思想贯彻始终。
2.4以数字签名作为补充公钥密码学不单只有公钥加密，还包括很多其它方面的内容，其中较为常用的便是数字签名。
以安全的电子邮件为楔子，令学生们明白保护数据完整性的重要、数字签名的作用以及如何应用数字签名。
并以RSA签名为代表，遵循“设计——攻击——再设计”的思路，用一些简单的例子向学生们讲解数字签名方案的设计理念和原理。
2.5以实际应用作结尾理论研究源于应用，又反哺于应用。
在讲解了这么多密码学理论之后，有必要向学生们介绍一些密码学在现实生活中的具体应用，进一步增强学生对密码理论的理解，使其清楚如何使用密码学技术去解决现实问题。
在教学中可以考虑以下几个典型的应用：（1）安全套接字层(SSL)：该协议为Netscape公司研发，目的是保障在互联网上数据传输的安全，利用加密技术确保数据在网络上之传输过程中不会被截取及窃听。
目前已被众多网站采用，用以安全数据传送。
在介绍这部分内容时，可以以学生较为感兴趣的网页服务器（如Apache）配置入手，介绍SSL的功能，以及如何在服务器上加载SSL，实现安全的超文本传输。
（2）数字证书(Certificate)：数字证书是公钥基础设施（PKI）中用于标识身份的一种方式，主要用于将用户身份与其公钥绑定，由证书权威机构（CA）颁发。
数字证书可确保数据加密、数字签名中所涉及的公钥的有效性和真实性。
在教学过程中，可以从数据加密、数字签名中公钥的管理问题入手，进而讲到数字证书的必要性以及如何使用数字证书来解决公钥的管理问题，并以实际例子，如Gmail （https://）等，来向学生展示数字证书的具体应用。
（3）PGP(Pretty Good Privacy)：这是互联网上比较流行的供大众使用的一种加密签名软件，可提供独立的信息保护功能。
在教学中可以以安全的电子邮件为例。
为了保护邮件内容，防止邮件被非授权的用户读取，可以使用PGP提供的加密功能对邮件进行加密。
为了保障邮件在传送过程中不被非授权的用户修改，可以使用PGP提供的签名功能，对邮件进行签名。
此外，还可以向学生介绍如何在实际生活中使用PGP这个软件，以及“加密再签名”和“签名再加密”这两种数据保护模式和它们的区别。
（4）数字版权管理(DRM)：数字介质（如电话、音乐、软件）的出版者通常会使用此类技术来控制数字介质的使用权。
常用的数字版权管理的技术包括数字水印、数字签名和数据加密等。
由于很多学生都对苹果的产品比较感兴趣，因此在教学中可以以苹果的iTunes商店为例为学生介绍为何需要数字版权管理以及数字版权管理的功能，如数字媒体加密、阻止非法内容注册、用户环境检测、用户行为监控、认证机制以及付费机制的存储管理等。
3 总 结针对现代密码学的特点，笔者根据自己在教学中的体会，介绍并探讨了如何向计算机类专业的学生讲授现代密码学课程。
抛砖引玉，期望同行们多些讨论，共同提高教学效率和效果。
参考文献：[1]李曦.密码学课程实践教学存在的问题及改进措施[J]. 高等教育研究. 2011, (28): 23-24.[2]钱伟中.“信息安全概论”课程教学研究与探索[J] 计算机教育, 2007, (12): 26-28.[3]宋玮.“信息安全概论”课程教学的思考[J].广东工业大学学报(社科版),2008, (7): 213-215.[4]William Stallings.密码编码学与网络安全－原理与实践[M].北京: 电子工业出版社, 2011.[5]王昭.信息技术学科密码学教学思路探讨[J].计算机教育,2011, (134): 48-51.(责任编校：刘志壮)172。