010A3350现代密码学

《现代密码学》教学大纲

课程英文名称：Modern Cryptology

课程编号：010A3350 学时：54 学分：3.0

一、课程教学对象

本课程教学对象为五邑大学数学与计算科学学院信息与计算科学专业和数学与应用数学专业的本科学生。

二、课程性质、目的和任务

课程性质：现代密码学是五邑大学数学与计算科学学院信息与计算科学专业和数学与应用数学专业本科学生选修的专业模块课程。信息化是当今世界经济与社会发展的大趋势，其安全性也成为人们日益关切问题。密码学技术为现代电子商务、网络安全等的必备工具。

目的和任务：本课程旨在介绍流密码学、分组密码学、公钥密码学、数字签名、消息认证和密码协议等，使学生对密码学有一个清晰完整的认识。在本课程的学习过程中，学生要掌握一定的相关的理论基础知识；同时通过阅读参考文献，了解密码学的新发展、新动态，加强知识的深度和广度。通过本课程的学习，学生要了解现代密码学的基本概念，建立信息安全的模型；掌握单钥、公钥密码体制，密钥管理，消息认证和杂凑算法，数字签名和密码协议等密码学的主要内容。

三、对先修课的要求

学生在学习本课之前，应先修课程：数学分析、高等代数、离散数学、概率论与数理统计、初等数论。

四、课程的主要内容、基本要求和学时分配建议（总学时数: 54）

本课程授课计划54学时，其中理论部分44学时，实验10学时。理论部分（44学时）基本要求和安排如

下：

第1章现代密码学概论（5学时）

1.1 信息安全面临的威胁1.2 信息安全的模型

1.3 密码学基本概念

1.4 几种古典密码（C）（C）（A）（A）

第2章流密码（9学时）

2.1 流密码的基本概念

2.2 线性反馈移位寄存器

2.3 线性移位寄存器的一元多项式表示2.4 m序列的伪随机性

2.5 m序列密码的破译

2.6 非线性序列（A）（A）（A）（C）（B）（C）

第3章分组密码体制（4学时）

3.1 分组密码概述

3.2 数据加密标准

3.3 差分密码分析与线性密码分析（A）（C）（C）

3.4 分组密码的运行模式3.5 IDEA

3.6 AES 算法——Rijndael （C）（C）（B）

第4章公钥密码（10学时）

4.1 密码学中一些常用的数学知识4.2 公钥密码体制的基本概念

4.3 RSA算法

4.4 背包密码体制

4.5 Rabin密码体制

4.6 NTRU公钥密码系统

4.7 椭圆曲线密码体制

4.8 基于身份的密码体制（A）（A）（A）（C）（B）（C）（C）（C）

第5章密钥分配与密钥管理（6学时）

5.1 单钥加密体制的密钥分配5.2 公钥加密体制的密钥管理5.3 密钥托管

5.4 随机数的产生

5.5 秘密分割（A）（A）（C）（C）（A）

第6章消息认证和杂凑算法（4学时）

6.1 消息认证码6.2 杂凑函数

6.3 MD5杂凑算法6.4 安全杂凑算法6.5 HMAC （A）（A）（C）（C）（C）

第7章数字签字和密码协议（6学时）

7.1 数字签字的基本概念7.2 数字签字标准

7.3 其他签字方案

7.4 认证协议

7.5 身份证明技术

7.6 其他密码协议（A）（A）（C）（C）（C）（C）

五、实验内容和实验要求

1．基本要求

本课程实践性较强，必须理论联系实际。通过实验使学生对各种密码体制及其应用有一定的感性认识，加深对对称密码体制、公钥密码体制、密钥管理和数字签名等的理解，熟悉一些加密软件。学会撰写实验报告。实验需结合PGP和Mathematica等软件进行。实验内容分为验证性实验和设计性实验，其中实验三和实验五需要二人合作完成。

2．实践教学安排

实验教学部分共10学时，具体安排如下：

实验一PGP和Mathematica的使用（2学时）

实验内容：用PGP生成密钥对；用Mathematica求解模运算和模幂运算等。

基本要求：用PGP生成自己的密钥对，用Mathematica求解要有程序和结果。

实验二古典密码实验（2学时）

实验内容：用Mathematica（也可以选用其它软件和其它计算机语言）编程完成课本11页第1题和第2题的计算，并验证例题1-2的多表密码加解密的Mathematica程序。

基本要求：有程序和运行结果。

实验三加密解密实验（2学时）

实验内容：(1) 用PGP进行加、解密实验; (2) 用Mathematica实现课本93页的例题4-25的RSA密码体制，并用其他内容进行加解密。

基本要求：两两一组相互加解密；并要求有程序和运行结果。

实验四秘密分割门限方案设计实验（设计性）（2学时）

实验内容：以教材138页例题5-5为例，用Mathematica实现基于中国剩余定理的门限方案并进行检验。

基本要求：要求有实现门限方案的程序及其使用说明和检验结果。

实验五签字认证实验（2学时）

实验内容：(1) 用PGP进行带加密的签名、认证实验; (2) 用Mathematica实现基于RSA密码体制的签名和认证。

基本要求：两两一组相互签名和认证；并要求有程序和运行结果。

六、教材及参考书

1．理论课教材：

杨波. 现代密码学(第二版)[M]. 北京: 清华大学出版社, 2007.

2. 实验课教材：

现代密码学实验指导书(自编).

3．主要参考文献：

[1]陈鲁生, 沈世溢. 现代密码学[M]. 北京：科学出版社，2002.

[2]王衍波, 薛通. 应用密码学[M]. 北京：机械工业出版社，2003.

[3]孙淑玲. 应用密码学[M]. 北京：清华大学出版社，2004.

[4]章照之. 现代密码学基础[M]. 北京：北京邮电大学出版社，2004.

[5]张焕国, 刘玉珍. 密码学引论[M]. 武汉：武汉大学出版社，2003.

[6]Wade Trappe, Lawrence C. Washington著. 邹红霞, 许鹏文, 李勇奇译. 密码学概论[M]. 北京：人民邮

电出版社，2004.

[7]杨义先，孙伟，钮心忻. 现代密码新理论[M]. 北京：科学出版社，2004.

[8]Gilles Brassard. Modern Cryptology [M]. Berlin：Springer-Verlag Berlin Heidelberg，1988.

七、考核方式

本课程考核方式为闭卷考查。结合平时的作业和实验综合评定成绩，其中考核成绩占总成绩的70％，平时的作业和实验等占30％。

执笔人：邹祥福编写日期：2010-5-7

审核人：欧见平日期：2010.8.31