课程基本信息
课程编号：B3J392110
课程中文名称：密码学及应用试验
课程英文名称：Cryptography and Application Experiment
开课学期：春季
学分/学时：1.5/48(实验学时)
先修课程：信息安全数学基础，数据结构与程序设计(信息类)
建议后续课程：信息网络安全、计算机网络
适用专业/开课对象：信息安全、信息对抗技术专业，二年级本科生
任课教师：刘建伟、伍前红、高莹、郭华、张宗洋、姚燕青
团队负责人：刘建伟 核准院长：刘建伟
课程教学大纲正文
一、课程的性质、目的和任务
密码学及应用试验是信息安全专业的一门专业基础必修课。该课程主要讲授和实现与现代密码理论相关的一些算法，注重实验和工程化的实现，是一门实践性较强的课程。
本课程通过实践教学，学习密码学的基本原理、国内外典型密码算法和密码的应用技术，培养学生：具有对密码学的基本原理深刻理解和分析的能力，以及对复杂密码算法正确实现的能力；解决相应的信息安全实际问题的能力。具体教学目标可分解为以下三点：
（1）具有利用Python、C++等高级程序语言实现密码算法的能力；
（2）掌握密码算法设计与攻击的实验方法，培养学生分析与解决实践问题的创新设计能力；
（3）具有获取运用标准、规范、手册、图册等有关技术资料的能力。
课程目标对毕业要求的支撑关系
| 课程目标对毕业要求的支撑关系 |
| 毕业要求1：工程知识 能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决复杂计算机工程问题。 |
课程目标1,2 |
| 毕业要求2：问题分析 能够应用数学、自然科学基本原理，并通过文献研究，识别、表达、分析复杂计算机工程问题，以获得有效结论。 |
课程目标2, 3 |
| 毕业要求3：研究 能够基于科学原理并采用科学方法对复杂计算机工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。 |
课程目标1,2 |
| 毕业要求4：使用现代工具 能够在计算机工程实践中开发、选择与使用合理有效的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，并了解其局限性。 |
课程目标3 |
二、课程内容、基本要求及学时分配
本课程重点讲解和实现与现代密码理论相关的一些算法，主要内容包括：古典密码、分组密码、公钥密钥体制、哈希函数和密钥建立。
| 序号 |
教学内容 |
基本要求及重点和难点 |
学时 |
教学方式 |
对应的教学目标 |
支持毕业要求指标点 |
| 1 |
古典密码算法 实现单表代替密码及对其进行的攻击；实现多表代替密码及对其进行的攻击。 |
掌握单表代替密码及多表代替密码。 重点是多表代替密码的实现，难点是对单表、多表密码体制的攻击。 |
6 |
上机 |
1 |
1,3 |
| 2 |
分组密码算法 实现数据加密标准DES及对DES的三轮差分攻击；实现高级数据加密标准AES |
掌握DES加密算法，掌握AES加密算法。 重点是DES、AES加密算法的实现，难点是对三轮DES的差分攻击。 |
12 |
上机 |
1,2,3 |
1,2,3,4 |
| 3 |
公钥密码算法 实现RSA算法；实现椭圆曲线密码算法 |
掌握RSA加密算法，掌握椭圆曲线密码算法。 重点是RSA加密算法的实现，难点是椭圆曲线密码算法的实现。 |
12 |
上机 |
1,2,3 |
1,2,3,4 |
| 4 |
数据完整性算法 实现SHA1算法及对SHA1算法的生日攻击；实现ElGamal数字签名算法。 |
掌握SHA1算法，掌握ElGamal数字签名算法。 重点是SHA1算法及ElGamal数字签名算法的实现，难点是对SHA1算法的生日攻击。 |
12 |
上机 |
1,2,3 |
1,2,3,4 |
| 5 |
密钥管理 实现Diffie-Hellman密钥协商协议 |
掌握Diffie-Hellman算法。
|
6 |
上机 |
1,2,3 |
1,2,3,4 |
三、教学方法
机房实验。
四、课内外教学环节及基本要求
本实验共安排48学时。采用课堂讲授、举例示范和上机实习的方法实施教学。其中课堂讲授、举例示范安排在密码学基础课程中，上机实习共48学时。上机环节采取示范操作、个别辅导和学生实际操作等方法实施教学，注重课件、视频资料、实物模型、板书和教师讲解的有机结合。
五、考核方式及成绩评定
本课程以实验考核及平时成绩相结合。
平时成绩占50分。包含：出勤、课堂互查等。
实验报告占50分。
六、教材和参考资料
教材：
[1] 密码编码学与网络安全：原理与实践。William Stallings(第五版)，王张宜等译,电子工业出版社，2012。
参考资料：
[2]密码学原理与实践, Douglas R. Stinson（第三版），冯登国译,电子工业出版社，2009。
[3]现代密码学理论与实践，毛文波（英），王继林，伍前红译，电子工业出版社, 2004。
