《现代密码学基础》课程设计指导书 杨柳编 湖南科技大学计算机科学与工程学院 2014年12月
一、概述 本课程在简要复习数学基础知识之后，探讨了密码学研究的基本问题：通过不安全的通信媒介如何进行安全通信。也可以理解为关心任何希望限制不诚实者达到目的的问题，把度量和评价一个密码体制（协议）的安全性作为一个重点。就目前来说，密码学的研究领域已从消息加密扩大到了数字签名、消息认证、身份识别、抗欺骗协议等。无疑，在整个教学过程中非常重视密码学的基础，当然包括数学基础。并针对实际的密码体制（协议）强调设计与分析（攻击），对现代密码学的主要研究问题都进行了介绍。 对于密码学这样的课程，同学们一定要从理论、技术、应用三个方面进行学习与思考。密码体制（协议）无疑是我们的学习重点，密码体制（协议）也可以单纯地理解为计算机算法，从而有设计、分析、证明、实现的问题。实现密码体制（协议）就是我们经常讲的八个字：模型、算法、程序、测试。 二、课程设计步骤 课程设计步骤要求如下： 1.模型 从数学的角度看，解决任何问题都要建立一个数学模型，对于密码学来说更是如此。我们还可以认为，数据结构中的存储结构也是模型。于是这一部分的任务就是建立起问题的逻辑结构和存储结构，为算法设计和编码实现打下基础。 2.算法 这一部分对同学们的要求是能看懂书上的常用算法，并对其中的参数可以进行调整和设置，能实现和应用它们。 3.程序 编码实现得到程序。 4. 测试 5. 提交课程设计报告
三、课程设计报告编写要求 课程设计报告开头标明课程设计题目、设计者的班级、姓名、学号和完成日期，内容包括：模型、算法、程序、测试四个部分。 四、设计要求 可以只做第7题，不做第7题的要做第1题-第6题。 五、课程设计题目 大整数运算包的设计与实现 1．问题描述 大整数运算是现代密码学算法实现的基础，重要性不言而喻。大整数我们指的是二进制位512、1024和2048的数，一般的语言不支持。 2．基本要求 以类库头文件的形式实现。 3．实现提示 在选择了大整数的存储结构之后，主要实现以下运算： ①模加； ②模减； ③模乘； ④模整除； ⑤模取余。这五种运算模拟手算实现。 ⑥幂模：利用“平方-乘法”算法实现。 ⑦GCD：利用欧几里得算法实现。 ⑧乘法逆: 利用扩展的欧几里得算法实现。 ⑨素数判定与生成：概率性素数产生方法产生的数仅仅是伪素数，其缺点在于，
现代密码学教程第二版 谷利泽郑世慧杨义先 欢迎私信指正，共同奉献 第一章 1.判断题 2.选择题 3.填空题 1.信息安全的主要目标是指机密性、完整性、可用性、认证性和不可否认性。 2.经典的信息安全三要素--机密性，完整性和可用性，是信息安全的核心原则。 3.根据对信息流造成的影响，可以把攻击分为5类中断、截取、篡改、伪造和重放，进一 步可概括为两类主动攻击和被动攻击。
4.1949年，香农发表《保密系统的通信理论》，为密码系统建立了理论基础，从此密码学 成为了一门学科。 5.密码学的发展大致经历了两个阶段：传统密码学和现代密码学。 6.1976年，W.Diffie和M.Hellman在《密码学的新方向》一文中提出了公开密钥密码的 思想，从而开创了现代密码学的新领域。 7.密码学的发展过程中，两个质的飞跃分别指 1949年香农发表的《保密系统的通信理 论》和 1978年，Rivest，Shamir和Adleman提出RSA公钥密码体制。 8.密码法规是社会信息化密码管理的依据。 第二章 1.判断题 答案×√×√√√√××
2.选择题 答案：DCAAC ADA
3.填空题 1.密码学是研究信息寄信息系统安全的科学，密码学又分为密码编码学和密码分 析学。 2.8、一个保密系统一般是明文、密文、密钥、加密算法、解密算法 5部分组成的。 3.9、密码体制是指实现加密和解密功能的密码方案，从使用密钥策略上，可分为对称和 非对称。 4.10、对称密码体制又称为秘密密钥密码体制，它包括分组密码和序列 密码。
第三章5.判断 6.选择题
现代密码学论文 院（系）名称理学院 专业班级计算131班学号130901027 学生姓名王云英
摘要 现代密码学研究信息从发端到收端的安全传输和安全存储，是研究“知己知彼”的一门科学。其核心是密码编码学和密码分析学。前者致力于建立难以被敌方或对手攻破的安全密码体制，即“知己”，后者则力图破译敌方或对手已有的密码体制，即“知彼”。人类有记载的通信密码始于公元前400年。1881年世界上的第一个电话保密专利出现。电报、无线电的发明使密码学成为通信领域中不可回避的研究课题。 现有的密码体制千千万万各不相同。但是它们都可以分为私钥密码体制（如DES密码）和公钥密码（如公开密钥密码）。前者的加密过程和脱密过程相同，而且所用的密钥也相同；后者，每个用户都有公开和秘密钥。现代密码学是一门迅速发展的应用科学。随着因特网的迅速普及，人们依靠它传送大量的信息，但是这些信息在网络上的传输都是公开的。因此，对于关系到个人利益的信息必须经过加密之后才可以在网上传送，这将离不开现代密码技术。PKI是一个用公钥概念与技术来实施和提供安全服务的具有普适性的安全基础设施。PKI公钥基础设施的主要任务是在开放环境中为开放性业务提供数字签名服务。
现代密码学的算法研究 密码算法主要分为对称密码算法和非对称密码算法两大类。对称加密算法指加密密钥和解密密钥相同，或知道密钥之一很容易推导得到另一个密钥。通常情况下，对称密钥加密算法的加\解密速度非常快，因此，这类算法适用于大批量数据的场合。这类算法又分为分组密码和流密码两大类。 1.1 分组密码 分组密码算法实际上就是密钥控制下，通过某个置换来实现对明文分组的加密变换。为了保证密码算法的安全强度，对密码算法的要求如下。 1.分组长度足够大：当分组长度较小时，分组密码类似于古典的代替密码，它仍然保留了明文的统计信息，这种统计信息将给攻击者留下可乘之机，攻击者可以有效地穷举明文空间，得到密码变换本身。 2.密钥量足够大：分组密码的密钥所确定密码变换只是所有置换中极小一部分。如果这一部分足够小，攻击者可以有效地穷举明文空间所确定所有的置换。这时，攻击者就可以对密文进行解密，以得到有意义的明文。 3.密码变换足够复杂：使攻击者除了穷举法以外，找不到其他快捷的破译方法。 分组密码的优点：明文信息良好的扩展性，对插入的敏感性，不需要密钥同步，较强的适用性，适合作为加密标准。 分组密码的缺点：加密速度慢，错误扩散和传播。 分组密码将定长的明文块转换成等长的密文，这一过程在秘钥的控制之下。使用逆向变换和同一密钥来实现解密。对于当前的许多分组密码，分组大小是 64 位，但这很可能会增加。明文消息通常要比特定的分组大小长得多，而且使用不同的技术或操作方式。 1.2流密码 流密码(也叫序列密码)的理论基础是一次一密算法，它是对称密码算法的一种,它的主要原理是:生成与明文信息流同样长度的随机密钥序列（如 Z=Z1Z2Z3…）,使用此密钥流依次对明文（如X=X0X1X2...）进行加密,得到密文序列,解密变换是加密变换的逆过程。根据Shannon的研究,这样的算法可以达到完全保密的要求。但是,在现实生活中,生成完全随机的密钥序列是不可行的,因此只能生成一些类似随机的密钥序列,称之为伪随机序列。 流密码具有实现简单、便于硬件实施、加解密处理速度快、没有或只有有限的错误传播等特点，因此在实际应用中，特别是专用或机密机构中保持着优势，典型的应用领域包括无线通信、外交通信。如果序列密码所使用的是真正随机方式的、与消息流长度相同的密钥流，则此时的序列密码就是一次一密的密码体制。若能以一种方式产生一随机序列（密钥流），这一序列由密钥所确定，则利用这样的序列就可以进行加密，即将密钥、明文表示成连续的符号或二进制，对应地进行加密,加解密时一次处理明文中的一个或几个比特。 流密码研究内容集中在如下两方面: (1)衡量密钥流序列好坏的标准：通常,密钥序列的检验标准采用Golomb的3点随机性公设,除此之外,还需做进一步局部随机性检验,包括频率检验、序列
DES简介: DES全称: Data Encryption Standard . 其前身为IBM公司的Hors t Feistel领导研制的LUCIFER算法. 其设计思想充分体现了香农提出的混淆和扩散原则.DES为分组密码, 其分组长度为64bit, 秘匙长度为64bit(包含8位奇校验位). DES算法描述: DES的分组长度为64it, 加密后的密文分组也为64bit, 因此不存在数据扩展. 秘匙长度为64位, 其中的第8,16,24,32,40,48,56,64位为奇检验位. (什么是奇校验:使得当前字节的8个bit中1的个数为奇数) , 因此, 实际有效的秘匙长度为56位. DES对每个64bit的分组的处理过程如下: 1) 首先对64bit的明文进行初始置换IP(Initial Permute) 2) 将分组分为长度相等的两部分L和R. 3) 进行16轮完全相同的运算.(我们称之为f函数, 其中每一轮都会用到由初始秘匙产生的子秘匙) 4) L16,R16合在一起进行末置换(或叫逆初始置换). 5) over,得密文:) DES环节各个击破: 由于DES操作比较复杂, 我们现在开始对DES的各个部分进行各个击破战术, 这样讲解比较清晰. 1) DES中的几处置换: 在DES中, 我们会用到很多的置换表对数据分组进行置换操作. DES中的置换有无规律的置换,也有有规律的置换. 不过, 在对置换表的处理过程中, 我们大多数直接将其看作无规律置换来处理. a.初始置换(IP): DES第一步进行 58, 50, 42, 34, 26, 18, 10, 2, 60, 52, 44, 36, 28, 20, 12, 4, 62, 54, 46, 38, 30, 22, 14, 6, 64, 56, 48, 40, 32, 24, 16, 8, 57, 49, 41, 33, 25, 17, 9, 1, 59, 51, 43, 35, 27, 19, 11, 3, 61, 53, 45, 37, 29, 21, 13, 5, 63, 55, 47, 39, 31, 23, 15, 7 这个表怎么用? 这个表用于对一个64位的分组进行bit的打乱: 将原分组的第58位移至第1位, 第50位移至第二位, 第42位移至第三位,依次类推... 其中要注意, 经过IP后, 分组依然为64位的, 长度没变, 后面我们会遇到变长置换, 也即置换后分组的长度变长了或缩短了. b.末置换(IP^-1):16次轮转之后进行
第一章 1、1949年，（A ）发表题为《保密系统的通信理论》的文章，为密码系统建立了理论基础，从此密码学成了一门科学。 A、Shannon B、Diffie C、Hellman D、Shamir 2、一个密码系统至少由明文、密文、加密算法、解密算法和密钥5部分组成，而其安全性是由（D）决定的。 A、加密算法 B、解密算法 C、加解密算法 D、密钥 3、计算和估计出破译密码系统的计算量下限，利用已有的最好方法破译它的所需要的代价超出了破译者的破译能力（如时间、空间、资金等资源），那么该密码系统的安全性是（B ）。 A无条件安全B计算安全C可证明安全D实际安全 4、根据密码分析者所掌握的分析资料的不同，密码分析一般可分为4类：唯密文攻击、已知明文攻击、选择明文攻击、选择密文攻击，其中破译难度最大的是（D ）。 A、唯密文攻击 B、已知明文攻击 C、选择明文攻击 D、选择密文攻击 5、1976年，W.Diffie和M.Hellman在密码学的新方向一文中提出了公开密钥密码的思想，从而开创了现代密码学的新领域。 6、密码学的发展过程中，两个质的飞跃分别指1949年香农发表的保密系统的通信理论和公钥密码思想。 7、密码学是研究信息及信息系统安全的科学，密码学又分为密码编码学和密码分析学。 8、一个保密系统一般是明文、密文、密钥、加密算法、解密算法5部分组成的。 9、密码体制是指实现加密和解密功能的密码方案，从使用密钥策略上，可分为对称和非对称。 10、对称密码体制又称为秘密密钥密码体制，它包括分组密码和序列密码。 第二章 1、字母频率分析法对（B ）算法最有效。 A、置换密码 B、单表代换密码 C、多表代换密码 D、序列密码 2、（D）算法抵抗频率分析攻击能力最强，而对已知明文攻击最弱。 A仿射密码B维吉利亚密码C轮转密码D希尔密码 3、重合指数法对（C）算法的破解最有效。 A置换密码B单表代换密码C多表代换密码D序列密码 4、维吉利亚密码是古典密码体制比较有代表性的一种密码，其密码体制采用的是（C ）。 A置换密码B单表代换密码C多表代换密码D序列密码 5、在1949年香农发表《保密系统的通信理论》之前，密码学算法主要通过字符间的简单置换和代换实现，一般认为这些密码体制属于传统密码学范畴。 6、传统密码体制主要有两种，分别是指置换密码和代换密码。 7、置换密码又叫换位密码，最常见的置换密码有列置换和周期转置换密码。 8、代换是传统密码体制中最基本的处理技巧，按照一个明文字母是否总是被一个固定的字母代替进行划分，代换密码主要分为两类：单表代换和多表代换密码。 9、一个有6个转轮密码机是一个周期长度为26 的6次方的多表代替密码机械装置。 第四章 1、在（ C ）年，美国国家标准局把IBM的Tuchman-Meyer方案确定数据加密标准，即DES。 A、1949 B、1972 C、1977 D、2001 2、密码学历史上第一个广泛应用于商用数据保密的密码算法是（B ）。 A、AES B、DES C、IDEA D、RC6 3、在DES算法中，如果给定初始密钥K，经子密钥产生的各个子密钥都相同，则称该密钥K为弱密钥，DES算法弱密钥的个数为（B ）。 A、2 B、4 C、8 D、16
《密码学基础》课程教学大纲 （课程代码：07310620） 课程简介 密码学基础是信息安全专业的一门技术基础课程，该课程的学习将为后续的信息安全课程打下基础，同时也为将来从事信息安全研究和安全系统的设计提供 必要的基础。该课程主要讲授流密码（古典密码学）分组密码学、公钥密码学、 密钥分配与管理、信息认证和杂凑算法、数字签名以及网络加密与认证等几个部分，在其中将学习各种加解密、散列函数、单向函数、签名模式及伪随机发生器 等多种密码学工具，以及如何应用这些工具设计一个实现基本信息安全目标的系 统（目前学时不够，没有安排）。基本密码学工具的掌握和应用这些工具构造安 全服务就是本课程的基本目标。 本课程具有如下特点： （一）依赖很强的数学基础 本课程需要数论、近世代数、概率论、信息论、计算复杂性等数学知识作为 学习的基础。这些数学基础的讲解既要体现本身的体系性，同时还要兼顾密码学背景。 （二）可扩展性强 各种具体方法的学习不是本课程的最终目标，背后的基本原理以及应用这些原理设计新工具的能力才是本课程的最终目标。 （三）课程内容复杂且涉及面广 由于密码学内容丰富，且包含许多复杂的知识点，所以本课程的讲授以线为主，即在基本主线的勾勒基础上对授课内容及复杂程度做出取舍。 本课程先修课程有：数据结构、近世代数、概率论、高等数学、高级语言程 序设计等。后续课程有信息安全扫描技术、PKI技术、病毒学等专业课程。 课程教材选用国内信息安全优秀教材杨波编著的《现代密码学》（清华大学出版社），同时参考国外优秀教材：《经典密码学与现代密码学》,Richard Spillman，清华大学出版社、Douglas R. Stinson著，冯登国译的《密码学原理和实践》，电子工业出版社,2003年2月第二版。另外还向学生推荐国内的一些具有特色的操作系统教材如胡向东编写的《应用密码学教程》（电子工业出版社）等。 实验教材选用自编的实验指导书，同时参考上海交大的“信息安全综合实验系统实验指导书”，除了这些教材之外，学校的图书馆为师生提供了相关的学术 期刊和图书。 课程教学体系：理论课程（34学时）课程实验（16学时）。达到从算法 验证、综合设计、到创新应用知识的逐步提高、全面培养的目的。相应的教学 材料由教学大纲、实验大纲、实验指导书等。实践环节的实验条件有：计算机 科学技术系的实验中心（实施课程实验）。 课程教学安排 序号内容课时数备注 一密码学概述 2 二古典密码学算法（一） 2
密码学课程实验指导书 一、密码学课程实验的意义 当前，重视实验与实践教育是各国高等教育界的发展潮流，实验与实践教学与理论教学是相辅相成的，具有同等重要的地位。它是在开放教育的基础上，为配合理论教学、培养学生分析问题和解决问题的能力以及加强训练学生专业实践能力而设置的教学环节；对于完成教学计划、落实教学大纲，确保教学质量，培养学生分析问题、解决问题的能力和实践操作技能更具有特别重要的意义。 密码学是信息安全与保密技术的核心，是一门实践性非常强的课程，实践教学是培养密码技术应用性人才的重要途径，实践教学质量的好环，实际上也决定了应用型人才培养质量的高低。因此，加强密码学课程实践教学环节，提高实践教学质量，对培养高质量的应用型人才至关重要。 二、实验的目的与要求 本实验指导书并不给出一些非常具体的实验步骤，让学生们照着做一遍的实验“指导书”。这样的实验无法发掘这群充满活力的人群的智慧和创造性。本书中的每个实验都是按照这种模式编写的：先给出有关的理论介绍，然后抛砖引玉地给出几范例，再给出一个简单的实验要求。同时，希望每个实验都完成准备-预约-实验-答辩4个环节。 实验内容包含对称密码和公钥密码二个方面，以DES和RSA为代表通过具体实验使学生掌握这二类密码的结构、特性、攻击方法以及实际应用技术。 第一部分数据加密标准DES 1．实验目的 （1）掌握DES中各加密函数对其性能影响； （2）DES的特性分析，包括互补性和弱密钥； （3）DES的实际应用，包括各种数据类型的加/脱密、DES的短块处理。 2．实验原理 信息加密根据采用的密钥类型可以划分为对称密码算法和非对称密码算法。对称密码算法是指加密系统的加密密钥和解密密钥相同，或者虽然不同，但是可
中国矿业大学 密码学课程设计报告 院系： 计算机学院 专业： 信息安全 班级： 信安08-3班 姓名： 许多 学号： 08083701 指导老师： 汪楚娇 2011年6月 1绪论 密码技术是一门古老而十分有用的技术，随着计算机通信技术的迅猛发展，大量的敏感信息通过公共设施或计算机网络进行交换。特别是Internet的广泛应用、电子商务和电子政务的迅速发展，越来越多的信息需要严格的保密，如：银行账号、个人隐私等。正是这种对信息的机密性和真实性的需求，密码学才逐成为比较热门的学科。 近几年来，信息安全成为全社会的需求，信息安全保障成为国际社会关注的焦点。而密码学是信息安全的核心，应用密码学技术是实现安全系统的核心技术。应用密码学研究如何实现信息的机密性、完整性和不可否认性。随着信息系统及网络系统的爆炸性增长，形形色色的安全
威胁严重阻碍了当前的信息化进程，因此，亟待使用密码学来增强系统的安全性。而密码学课程设计正是为这方面做出了具体的实践。 经过前一段时间的学习，我们对于密码学这门课程有了更深的认识和了解，对于一般的密码学算法学会了怎么样使用。因此，通过密码学课程设计这么课程，对前一段的学习进行了检查。在设计中，我们选择做了古典密码算法，分组密码算法DES，公钥密码算法RSA。这几种经典的密码算法是我们学习密码学课程设计所必须掌握的，也是学习信息安全的基础。在接下来的部分，我将详细介绍我设计的过程以及思路。 2 古典密码算法 2.1 古典密码Hill 2.11 古典密码Hill概述 Hill体制是1929年由Lester S.Hill发明的，它实际上就是利用了我们熟知的线性变换方法，是在Z26上进行的。Hill体制的基本思想是将n个明文字母通过线性变换转化为n个密文字母，解密时只需要做一次逆变换即可，密钥就是变换矩阵。
古典密码 1.密码的基本概念 ○1作为数学的一个分支，是密码编码学和密码分析学的统称 ○2密码编码学：使消息保密的技术和科学 研究内容：1、序列密码算法的编码技术 2、分组密码算法的编码技术 3、公钥密码体制的编码技术 ○3密码分析学：破译密文的科学和技术 研究内容：1、密码算法的安全性分析和破译的理论、方法、技术和实践 2、密码协议的安全性分析的理论与方法 3、安全保密系统的安全性分析和攻击的理论、方法、技术和实践2.密码体制的5构成要素： ○1M：明文消息空间，表示所有可能的明文组成的有限集。 ○2C：密文消息空间，表示所有可能的密文组成的有限集。 ○3K：密钥空间，表示所有可能的密钥组成的有限集。 ○4E：加密算法集合。 ○5D：解密算法集合 3.密码体制的分类： ○1对称密匙密码系统加密密钥=解密密钥钥匙是保密的依赖密钥选择 ○2非对称密匙密码系统加密密钥≠解密密钥 加密密钥为公钥（Public Key）解密密钥为私钥（Private Key） 4.古典密码体制的算法 ○1棋盘密码希腊作家Polybius提出密钥空间：25 ○2移位密码 ○3代换密码 ○4维吉尼亚密码 ○5仿射密码：仿射密码是移位密码的一个推广，其加密过程中不仅包含移位操作，而且使用了乘法运算 例题： 1-1mod26=1 3-1mod26=9 5-1mod26=21 7-1mod26=15 11-1mod26=19 17-1mod26=23 25-1mod26=25 ○6置换密码
○7Hill密码 例题： 5.密码分析的Kerckhoffs原则：攻击者知道所用的加密算法的内部机理，不知道的仅仅是 加密算法所采用的加密密钥 6.常用的密码分析攻击分为以下四类： 惟密文攻击已知明文攻击选择明文攻击选择密文攻击 7.衡量密码体制安全性的基本准则： 计算安全的可证明安全的无条件安全的 分组密码 8.分组密码的设计准则 ○1概念：又称块密码。是指对固定长度的一组明文进行加密的一种加密算法，这一固定长度称之为分组长度 ○2在分组加密中，要求填充是可逆的 ○3严格的雪崩准则SAC 位独立准则BIG 保证的雪崩准则GAC 非线性性和随机性9.Feistel分组密码的基本结构： Shannon能够破坏对密码系统进行各种统计分析攻击的两个基本操作：扩散和混淆10.Feistel安全性取决于： ○1明文消息和密文消息分组的大小 ○2子密钥的大小 ○3循环次数 ○4子密钥产生算法 ○5轮函数（核心——非线性） 11.数据加密标准——DES（Data Encryption Standard） ○1包含16个阶段的“替换--置换”的分组加密算法经过16轮加密得到64位密文序列○2密钥的长度56位 12.DES共8个s盒——6位输入4位输出 13.高级加密标准AES（Advanced Encryption Standard） 128位分组/密钥—10轮192位分组/密钥—12轮256位分组/密钥—14轮 14.IDEA（International Data Encryption Algorithm：国际数据加密标准）
083900网络空间安全（名额多） 《网络安全与密码学》、《编译原理与技术》、《计算机系统结构》、《数据库系统原理》、《软件工程》、《人工智能》、六门选四门 《网络安全与密码学》: 1、《网络安全》，徐国爱等，北京邮电大学出版社，2007年。 2、《现代密码学教程》，谷利泽等，北京邮电大学出版社，2009年。 《编译原理与技术》: 1、编译程序设计原理与技术李文生北京邮电大学出版社。 2、编译原理（第2版）张素琴等，清华大学出版社。 3、现代编译原理C语言描述 AndrewW.Appel著，赵克佳等译。 《计算机系统结构》: 1、《计算机体系结构》郑纬民、汤志忠清华大学出版社2001年。 2、《并行计算机系统结构（第二版）》白中英编著科学出版社2006年。 《数据库系统原理》： 1、数据库系统概论王珊萨师煊著高等教育出版社。 2、数据库系统概念杨冬青马秀莉等译机械工业出版社。 3、数据库系统原理李建中王珊著电子工业出版社。 《软件工程》: 1、《软件工程模型与方法》，肖丁、吴建林等编，北京邮电大学出版社。 2、《实用软件工程》，郑人杰等，清华大学出版社。 3、《UML和模式应用》第三版，CraigLarman，机械工业出版社。 《人工智能》:《人工智能及其应用》(本科生用书),蔡自兴等，第三版,清华大学出版社,2003。 081200计算机科学与技术 《网络安全与密码学》: 1、《网络安全》，徐国爱等，北京邮电大学出版社，2007年。 2、《现代密码学教程》，谷利泽等，北京邮电大学出版社，2009年。 《编译原理与技术》: 1、编译程序设计原理与技术李文生北京邮电大学出版社。 2、编译原理（第2版）张素琴等，清华大学出版社。 3、现代编译原理C语言描述 AndrewW.Appel著，赵克佳等译。 《计算机系统结构》: 1、《计算机体系结构》郑纬民、汤志忠清华大学出版社2001年。 2、《并行计算机系统结构（第二版）》白中英编著科学出版社2006年。 《数据库系统原理》： 1、数据库系统概论王珊萨师煊著高等教育出版社。 2、数据库系统概念杨冬青马秀莉等译机械工业出版社。 3、数据库系统原理李建中王珊著电子工业出版社。 《软件工程》: 1、《软件工程模型与方法》，肖丁、吴建林等编，北京邮电大学出版社。 2、《实用软件工程》，郑人杰等，清华大学出版社。
密码学基础课程教学大纲 课程名称: 密码学基础课程编码: 英文名称: cryptography 学时: 32 学分：2 适用专业: 信息与计算科学课程类别: 选修 课程性质: 学科任选课 先修课程：高等代数、离散数学、计算机理论基础 教材：现代密码学，科学出版社，陈鲁生，2008.8 一、课程性质与任务 本课程为信息与计算科学专业的专业选修课。密码学基础是信息安全专业的核心课程之一，是信息安全专业其他课程如网络安全，密码系统设计，数字隐藏水印等的先行课程。通过这一课程的学习，要使学生理解信息安全服务的思想，掌握流行加密算法如DES、AES等的基本原理，掌握公钥密码体制的概念，掌握RSA，离散对数公钥体制的基本算法，以及数字签名等信息安全服务的原理和算法。密码学内容丰富，涉及领域广泛，培养学生的抽象思维、逻辑推理、科学计算和创新能力。本课程的设置，为将来从事信息通讯安全以及在今后相关领域的研究打下坚实的基础。 二、课程教学的基本要求： 本课程主要内容包括：密码学基本概念；古典密码学；分组加密算法；公钥密码学；序列密码；数字签名等。通过这一课程的学习，使学生掌握密码学的基本概念和原理，在此基础上，掌握常用的加密算法和数字签名算法。进一步的，对这些常用算法在通讯问题中的应用进行了初步探讨与分析。培养学生的分析问题解决问题的能力，培养创新能力，为本科生在今后相关领域的研究与应用打下良好的基础。 三、课程内容及教学要求： （一）密码学基本概念 教学基本内容：
明文、密文、密钥、加密、解密、密码体制、密码体制的分类、加密迅通模型、密码攻击和密码攻击的分类（按攻击方法分类、按可利用数据分类）、绝对不可破译和计算不可破译。 重点： 加密通讯模型、密码攻击的分类、计算不可破译。 难点： 密码攻击的分类、绝对不可破译和计算不可破译。 本章节主要教学要求： 1．理解明文、密文、密钥、加密、解密的概念和关系，了解密码体制的构成，理解对称密码体制和公钥密码体制的概念； 2．掌握加密通讯模型； 3．了解密码攻击的定义，能够根据密码分析者所获得的数据进行攻击的分类； 4．理解绝对不可破译和计算不可破译的概念和区别。 （二）古典密码学 教学基本内容： 古典密码体制的运算（单表密码体制、多表密码体制）、密钥量、凯撒密码体制、标准字头加密体制、playfair体制、Vigenere体制、Vernam体制、Hill体制。 重点： 凯撒密码体制、playfair体制、Vigenere体制、Hill体制。 难点： 古典密码体制的运算（单表密码体制、多表密码体制）和密钥量。 本章节主要教学要求： 1．了解古典密码体制的运算（单表密码体制、多表密码体制），会计算简单密码体制的密钥量。 2．掌握常用古典密码算法（凯撒密码体制、playfair体制、Vigenere体制、Hill体制）； 3．了解标准字头加密体制和Vernam体制的加密算法。 （三）分组密码学 教学基本内容：
《现代密码学习题》答案 第一章 判断题 ×√√√√×√√ 选择题 1、1949年，（ A ）发表题为《保密系统的通信理论》的文章，为密码系统建立了理论基础，从此密码学成了一门科学。 A、Shannon B、Diffie C、Hellman D、Shamir 2、一个密码系统至少由明文、密文、加密算法、解密算法和密钥5部分组成，而其安全性是由（ D）决定的。 A、加密算法 B、解密算法 C、加解密算法 D、密钥 3、计算和估计出破译密码系统的计算量下限，利用已有的最好方法破译它的所需要的代价超出了破译者的破译能力（如时间、空间、资金等资源），那么该密码系统的安全性是（ B ）。 A无条件安全B计算安全C可证明安全D实际安全 4、根据密码分析者所掌握的分析资料的不通，密码分析一般可分为4类：唯密文攻击、已知明文攻击、选择明文攻击、选择密文攻击，其中破译难度最大的是（ D ）。 A、唯密文攻击 B、已知明文攻击 C、选择明文攻击 D、选择密文攻击 填空题： 5、1976年，W.Diffie和M.Hellman在密码学的新方向一文中提出了公开密钥密码的思想，从而开创了现代密码学的新领域。 6、密码学的发展过程中，两个质的飞跃分别指 1949年香农发表的保密系统的通信理论和公钥密码思想。 7、密码学是研究信息寄信息系统安全的科学，密码学又分为密码编码学和密码分析学。 8、一个保密系统一般是明文、密文、密钥、加密算法、解密算法 5部分组成的。 9、密码体制是指实现加密和解密功能的密码方案，从使用密钥策略上，可分为对称和非对称。 10、对称密码体制又称为秘密密钥密码体制，它包括分组密码和序列密码。 第二章 判断题： ×√√√ 选择题： 1、字母频率分析法对（B ）算法最有效。 A、置换密码 B、单表代换密码 C、多表代换密码 D、序列密码
《现代密码学基础》 课程设计指导书 杨柳编 湖南科技大学计算机科学与工程学院 2014年12月 一、概述 本课程在简要复习数学基础知识之后，探讨了密码学研究的基本问题：通过不安全的通信媒介如何进行安全通信。也可以理解为关心任何希望限制不诚实者达到目的的问题，把度量和评价一个密码体制（协议）的安全性作为一个重点。就目前来说，密码学的研究领域已从消息加密扩大到了数字签名、消息认证、身份识别、抗欺骗协议等。无疑，在整个教学过程中非常重视密码学的基础，当然包括数学基础。并针对实际的密码体制（协议）强调设计与分析（攻击），对现代密码学的主要研究问题都进行了介绍。 对于密码学这样的课程，同学们一定要从理论、技术、应用三个方面进行学习与思考。密码体制（协议）无疑是我们的学习重点，密码体制（协议）也可以单纯地理解为计算机算法，从而有设计、分析、证明、实现的问题。实现密码体制（协议）就是我们经常讲的八个字：模型、算法、程序、测试。 二、课程设计步骤 课程设计步骤要求如下： 模型 从数学的角度看，解决任何问题都要建立一个数学模型，对于密码学来说更是如此。我们还可以认为，数据结构中的存储结构也是模型。于是这一部分的任务就是建立起问题的逻辑结构和存储结构，为算法设计和编码实现打下基础。 算法 这一部分对同学们的要求是能看懂书上的常用算法，并对其中的参数可以进行调整和设置，能实现和应用它们。 程序 编码实现得到程序。 4. 测试 5. 提交课程设计报告 三、课程设计报告编写要求 课程设计报告开头标明课程设计题目、设计者的班级、姓名、学号和完成日期，内容包括：模型、算法、程序、测试四个部分。 四、设计要求 可以只做第7题，不做第7题的要做第1题-第6题。 五、课程设计题目 题目1 大整数运算包的设计与实现 1．问题描述 大整数运算是现代密码学算法实现的基础，重要性不言而喻。大整数我们指的是二进制位512、1024和2048的数，一般的语言不支持。 2．基本要求 以类库头文件的形式实现。 3．实现提示
2019年北邮网络空间安全学院考研复试时间复试内容复试流程 复试资料及经验 随着考研大军不断壮大，每年毕业的研究生也越来越多，竞争也越来越大。对于准备复试的同学来说，其实还有很多小问题并不了解，例如复试考什么？复试怎么考？复试考察的是什么？复试什么时间？复试如何准备等等。今天启道小编给大家整理了复试相关内容，让大家了解复试，减少一点对于复试的未知感以及恐惧感。准备复试的小伙伴们一定要认真阅读，对你的复试很有帮助啊！ 院系简介 网络空间兴起和发展极大促进了经济社会繁荣进步，同时也带来了新的安全风险和挑战。网络空间安全事关国家安全、事关人类共同利益，没有网络空间安全就没有国家安全。面对国家网络空间安全发展的重大战略需求，网络空间安全学院于2016年成立，并在中央网信办的大力支持下，成为全国首批开展网络空间安全学科人才培养的五个基地之一。 学院师资力量雄厚，拥有一支包括院士、教育部长江学者特聘教授、国家杰出青年科学基金获得者、国家级教学名师、全国优秀博士论文获得者和教育部新世纪人才在内的高水平师资队伍。其中，有在我国国家信息安全保障体系方面做出重大贡献的方滨兴院士，有在编码密码学、信息与网络安全等领域有深厚造诣的长江学者杨义先教授，还有一批以全国优博、教育部新世纪人才为代表的青年才俊。信息安全教学团队曾获国家级教学团队称号。 随着网络安全新态势的不断发展和新事物的不断涌现，网络安全领域人才需求量巨大。面向国家重大需求，在国家“双一流”战略指导下，学院全面贯彻党的教育方针，坚持社会主义办学方向，全方位瞄准国际前沿，坚持立德树人，坚持改革创新，以“创一流学科，建一流学院、办一流专业，育一流人才”为建设目标，努力打造一流的网络空间安全人才培养、科学研究、学科建设的高地。 复试时间
现代密码学 学时：3 学分：3 课程属性：专业选修开课单位：理学院 先修课程：高等数学、概率论与数理统计、线性代数 后继课程：信息安全技术 一、课程的性质 本课程是信息与计算科学专业选修课。 二、教学目的 学习和了解密码学的一些基本概念,理解和掌握一些常用密码算法的加密和解密原理,认证理论的概念以及几种常见数字签名算法和安全性分析。 三、教学内容 本课程涉及分组加密、流加密、公钥加密、数字签名、哈希函数、密钥建立与管理、身份识别、认证理论与技术、PKI技术等内容。 四、学时分配 章课程内容学时 1 密码学概论 2 2 古典密码体制 2 3 现代分组密码10 4 流密码 4 5 公开密钥密码体制12 6 密钥管理 2 7 Hash函数 4 8 数字签名 6 9 身份识别 2 10 认证理论与技术 2 11 PKI技术 2 12 密码应用软件 2 13 密码学新进展 2 五、教学方式 本课程是信息与计算科学专业选修课程，理论性较强。在教学方法上，采用课堂讲授，课后自学，课堂讨论、课下练习编程、课下操作实验等教学形式。 (一)课堂讲授 本课程属理论课程，涉及到较多的数学知识，在讲述的过程中教师应尽量联系生活实际，加深学生对密码算法的认识。在教学中要求同学重点掌握密码学的基本概念、算法的编程和密码技术的应用，要着重培养学生编写算法的能力，在课程内容方面既要保持理论的系统性，又要注意联系实际应用，并且重视技术科学的一般方法学的培养。
（二）课后自学 为了培养学生整理归纳，综合分析和处理问题的能力，每章都安排一部分内容，课上教师只给出自学提纲，不作详细讲解，课后学生自学（数学部分、加密方法的C与C++实现部分）。 （三）课堂讨论 课堂讨论的目的是活跃学习气氛，开拓思路。教师应认真组织，安排重点发言，充分调动每一名同学的学习积极性，做好总结。 （四）习题课 习题课以典型例题分析为主，并适当安排开阔思路及综合性的练习及讨论。共2学时（已包括在前述学时分配中）。 （五）课外作业 课外作业的内容选择基于对基本理论的理解和巩固，培养密码算法的验证和简单的加、解计算能力。利用所学的密码知识，分析实际问题的解决能力，习题以计算性小题为主，平均每学时１-２道题。 六、考核方式 （一）平时测验 为及时了解教学情况，教师可适当安排期中测验，要求使用1或2个学时，让学生理解如何学习密码学理论部分。 （二）考试 考试可采用闭卷与开卷相结合的形式，以闭卷为主。闭卷部分的试题包括基本概念，基本理论，分析实际安全问题，题型可采用填空，计算，简答等方式。开卷部分的考试采用对学生平时编写算法的测试。 总评成绩：学生上课出勤，平时作业，编写算法代码共占30%；期末闭卷考试占70%。 七、教材及教学参考书 [1]张福泰. 密码学教程. 武汉: 武汉大学出版社，2006年9月. [2]宋震. 密码学. 北京：中国水利水电出版社，2002年7月. [3]Michael Welschenbach编著，赵振江，连国卿等译. 编码密码学—加密方法的C与C++实现.北京：电子工业出版社，2003年6月. [4] 钟诚，赵跃华，杨铭熙，叶震，陆向艳，宋建华. 信息安全概论. 武汉: 武汉理工大学出版社，2003年6月. [5] 冯登国，裴定一. 密码学导引. 北京：科学出版社， 1999年. [6] 卢开澄. 计算机密码学（第2版）. 北京：清华大学出版社，1998年7月。 八、教学基本内容及要求 第1章密码学概论 要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：1.信息安全的基本概念，2. 密码学的基本概念，3.与密码学有关的难解数学问题。 要求一般理解与掌握的内容有：信息安全的基本内容、密码体制分类、密码学的发展历史。 重点：密码体制的分类。 难点：密码体制的攻击类型理解。 第2章古典密码体制 本章主要了解1949年之前的古典密码体制，掌握不同类型的加密方式，并了解和认识无条件安全及古典密码的破译。 本章知识点：代换密码（分类和举例）、置换密码（列置换密码、周期置换密码）、古典密码的破译、无条件安全的一次一密体制。 要求学生能够使用C、C++编写Caesar 密码算法，练习最基本或最简单的加密模式。为进一步
第一章 1.攻击形式 被动攻击（察而不扰）主动攻击（操作数据） 2.信息安全目标特征 机密性（读不懂）完整性（不可改）认证性（来源和信息可信） 可用性（信息随时可用）不可否认性 3.在生活中应用 4、密码体制包括 明文M 密文C 密钥K 加密算法E 解密算法D 5.密码分析基本假设：加解密算法安全性只取决于密钥安全性。 6对称密码体制 优: 效率高密钥短加密后长度不变 缺：需要安全通道分发密钥量大，难于管理难以解决不可否认问题 7.非对称密码体制 优：密钥分发容易密钥管理简单可以有效解决数字签名问题（产生签名用私钥，验证签名用公钥） 缺：效率低密钥位数多密文长度大于明文长度 8.安全性 无条件安全（一次一幂）有条件安全（计算安全，实际安全，可证明安全） 9.原则：高效算法公开除穷举外无密钥空间足够大 10.攻击类型：唯密文攻击（最难）已知明文攻击选择明文攻击选择密文攻击选择文本攻击 第二章传统密码体制 1.置换密码（计算题）。 2.代换密码（密钥空间） 单表代换（基于密钥，仿射密码） 多表代换（playFail密码维吉尼亚密码希尔密码） 3.密码轮转机 4.单表代换(唯密文攻击) 多表代换（已知明文攻击）
5.统计分析方法：字符出现频率，e最高 6.明文—密文对分析法：重合指数法IC 第四章分组密码 1.分组密码与维吉尼亚密码的区别：密文块的任意位与明文块的所有位相关2．分组长度为n，密钥空间为2^n!(理想分组密码) 3.原理：扩散和混乱 4.乘积密码P86 5.SP网络（代换置换网络）： S代换（扩散非线性函数）和P置换（混乱线性函数）多次迭代雪崩效应 6.分组密码的设计准则：分组长度密钥长度轮函数F 迭代轮数子密钥生成方法 7.数据加密标准DES： 分组长度：64位 密钥长度：初始密钥长度64位（56位有效密钥，8的倍数为奇偶校验位）对称算法：dk=ek 先代换后置换 16轮 S盒查表P96 8.三重DES 产生需求：增加密钥量 4种模式：DES-EEE3 DES-EDE3 DES-EEE2 DES-EDE2 优点 9.AES算法： 分组长度：128位 密钥长度：128 192 256密钥扩展成11个，每个有4个字 迭代轮数：10轮 轮函数：字节代换行移位列混淆轮密钥加 10.典型分组密码 IDEA算法RC6算法Skipjack算法Camella算法
《密码学》课程教学大纲 Cryprtography 课程代码：课程性质：专业方向理论课/必修 适用专业：开课学期：5 总学时数：56总学分数：3.5 编写年月：2006年6月修订年月：2007年7月 执笔：李锋 一、课程的性质和目的 本课程是信息与计算科学专业信息安全方向的主要专业方向课。其主要目的研究实现是让学生学习和了解密码学的一些基本概念，理解和掌握一些常用密码算法的加密和解密原理，认证理论的概念以及几种常见数字签名算法和安全性分析。本课程涉及分组加密、流加密、公钥加密、数字签名、哈希函数、密钥建立与管理、身份识别、认证理论与技术、PKI技术等内容。要求学生掌握密码学的基本概念、基本原理和基本方法。在牢固掌握密码学基本理论的基础上，初步具备使用C或C++语言编写基本密码算法（SHA-1、DES、A ES、RC5等）的能力，要求学生通过学习该课程初步掌握密码学的理论和实现技术，使当代大学生适应社会信息化的要求，能利用密码技术服务于社会。 二、课程教学内容及学时分配 第1章密码学概论(2学时) 要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：1.信息安全的基本概念，2. 密码学的基本概念，3.与密码学有关的难解数学问题。 要求一般理解与掌握的内容有：信息安全的基本内容、密码体制分类、密码学的发展历史。 重点：密码体制的分类。 难点：密码体制的攻击类型理解。 第2章古典密码体制（2学时） 本章主要了解1949年之前的古典密码体制，掌握不同类型的加密方式，并了解和认识无条件安全及古典密码的破译。 本章知识点：代换密码（分类和举例）、置换密码（列置换密码、周期置换密码）、古典密码的破译、无条件安全的一次一密体制。 要求学生能够使用C、C++编写Caesar 密码算法，练习最基本或最简单的加密模式。为进一步加强对加密算法的理解，课堂上演示实现的Caesar密码。 第3章现代分组密码（10学时） 要求掌握分组密码概述，主要使用的结构及模式，详细学习DES、IDEA、RC5、AES算法的流程，特别是如何实现这些算法，并了解每个算法的安全性及其效率。 本章知识点：分组密码概述、Feistel结构、分组密码的使用模式、数据加密标准DES、数