密码学包括密码编码学和密码分析学，是一门研究密码算法和安全协议设计、使用和分析的学科，密码技术是提供网络安全认证、保护信息安全最重要的技术手段。《密码学原理》是网络空间安全专业的专业核心课程，先修课程为信息安全数学基础、概率论、线性代数。通过本课程的学习，可以掌握古典和现代密码学的基本原理和设计思想，了解密码学最新研究进展和成果，结合国际和SM系列国密算法实例，熟悉和掌握密码学算法和协议的正确运用。本课程内容主要包括古典密码及其分析、序列密码、香农理论、对称分组密码的设计思想和算法、线性分析和差分分析、工作模式和短块处理、散列函数及其安全性、非对称密码算法的原理和应用、数字签名、计算安全性、密钥管理、密码学应用实例和高级密码算法等。
第一周 古典密码
1.1 代换与置换
1.2 古典密码分析
1.3 流密码
第一周测验
第二周 Shannon理论
2.1 完善保密性
2.2 自信息量和熵
2.3 密码学中的熵
2.4 伪密钥和唯一解距离
2.5 乘积密码
第二周测验
第三周 分组密码
3.1分组迭代密码的设计思想
3.2 线性分析
3.3 差分分析
3.4 AES中的代数运算
3.5 工作模式和短块处理
第三周测验
第四周 Hash函数
4.1 数据完整性和Hash函数
4.2 生日攻击
4.3 Hash函数的迭代结构
4.4 报文鉴别码MAC
4.5 SHA3
第四周测验
第五周 公钥密码
5.1 单向陷门函数和RSA
5.2 素性检测
5.3 大数的因式分解
5.4 RSA攻击方法
5.5 离散对数
5.6 shanks算法
5.7 椭圆曲线基础
5.8 椭圆曲线密码
5.9 数字签名
第五周测验
第六周 应用密码学
6.1 口令的正确使用
6.2 安全鉴别协议设计的基本方法
6.3 SSL协议
6.4 密码算法接口
6.5 文件加密
6.6 密钥管理
6.7 PKI与数字证书
第七周 计算安全性
7.1 计算安全性
7.2 伪随机性
7.3 窃听不可区分的对称加密方案
7.4 伪随机函数与伪随机置换
7.5 选择明文攻击下安全的加密方案
7.6 多消息加密的安全性
7.7 安全的消息鉴别码
7.8 选择密文攻击下安全的加密方案
7.9 从单向函数出发
第八周 高级密码算法
8.1 SM9概述
8.2 SM9-数字签名算法
8.3 SM9-密钥交换协议
8.4 SM9-密钥封装机制与公钥加密算法
8.5 属性加密算法
第九周 密码学中的数学原理
9.1 再谈碰撞
9.2 Montgomery算法
9.3 有限域和伽罗华定理