数据加密与PKI应用（微课版）.docx

XXXX大学课程教案（参考模板）教学层次：EJ本科课程代码：40B104072课程名称：数据加密与PKl应用开课部门：授课教师：职称/学位：/开课时间：二O至二O一学年第一学期教务处制二。二一年五月课程基本信息课程代码40B104072课程名称数据加密与PKI应用开课部门授课班级/人数课程学分3学分考核方式及比例考试，总成绩=过程考核X40%结课考核X60%开设情况新开课程已有课程课程类型理论课程口实训课程理实体化课程0理论+实验课程iKS类别本科专业课课程总学时48学时理论学时32学时实践教学场地实践学时16学时授课教师W学历/学位/是否新敦师O是否来源O本校外聘所在部门教辅人员职称学历/学位是否新教师是否来源本校外聘所在部门学生年龄转征和学习特点教材类型统编教材非统编教材口自编教材或讲义其他：实践教学指导书使用教材名称作者出版社出版时间数据加率与PKl应用王秀英西安电子科技大学出版社2023年8月教学叁考用书实践教学指导书王秀英天津中德应用技术大学2022年6月应用的码学李发根西安电子科技大学出版社2020年“月信息安全数学基础-算法、应用与实践（制2校）任伟清华大学出版社2()18年12月第次课程教学方案备课时间2024年I月22B-2024年2月23日备课铁师做学时间教学地点周次I课时ft2JR计2收学内容章、节）模块/单元«1«致加拿技术事述1.1带码学的发展历史12密码体制（对移第母体;W、公的依旧体M）13效据加甯工作机H（妆字信封'故字黑名.消息签例机IW）1.4密码分析教学目标和要求知识能力索朋1 ./解变码学的发展历史2 .掌握对称密码体刎、公神解恻体肘和敢列。法的特点3 .察根数字信封、泊儿鉴别.数字签名安全机IW的工作过程和特点.4 r超常见的宓码分析和攻击方法格养学生具有初步的应用加由技术和安全机M保护数据安仝的能力以及密例分析能力.培养学生初步的创新迅识以及遵纪守法的占旗.教学工点】对称密码体刈.公的密码体制以及微列既法的特点2.数字仿豺、汨息鉴别、数字势名的工作过和敏:学魔点1.公恻加密算法的特点2.各类安全机制的工作原理教学方法1.讲授法2,向国反馈法使用媒体资（E）纸质材料多媒体课件0网络资源口其他资源：使用效具、设冬、设黛等IPPT2 .板书3 .在修学习平台作业练习布量作业1完成作业1中，关于加密体制和信息安全工作机制的相关作业课后记（空白不终可添加附页）教学内容(板书)教学蠹襦法及时间安排课前准冬：1 .安全教育(1)由于实验过程中需要安装使用部分特殊工具软件，为避免入侵者通过这类软件中暗藏的漏洞对计算机进行破获或非法获取个人IS据等.学生需要使用虚姒扒运行该类软件.通过虚拟机实IK该类软件叮物理机的隔端保护计算机(包含个人数掂的安全.(2)学生在实脸室集中实拨过程中,要注JS用电安全.特别实在下雨、高温等特殊环境下，要关注漏电、短路等问题的发：然证实险室前后门的正常使用，一旦发生危险，要保证学生能城安全撤离实验史.2 .大纲解读见”课程介绍必HX”以及课程教学大纲，虫点介绍课理基本信息、课程考核方式，向学生提供参考书，建议学生借向。教师讲解使用”课程介绍.PlHX”和课程教学大纲文件。学生可以提问5,第1章依加密技术述1.1密码学的发展历史1 .古代加密方法(手工阶段)举例：天书、波利比马斯表2 .古典密码(机械阶段)以两次世界大战作为时间绞，分割机械阶段与电子阶段为什么要提高加密效率3 .近代密码(计算机阶段)大规模集成电路作为基础.两个大事件：(1) 1976年的公钥秘密体制出现(2) 1977年的加密标准DES出现4 .密码学的未来发展击点介绍出子力学对密码学的影响通过举例,说明“换位”技术“位代”技术使学生理解加密与战争的关系.此处可以介绍图汉的故事.介绍冯诺依的理论，将密码学从一门艺术转变为一门科学.解糅“标准”的更要意义.通过介绍我国在量子领域的重要突破,激发学生自豪感.15,1.2密均体制(对称密码体制,公钥密码体制)一个现代密码系统包括：明文、密文、加/解密律法、加/解密密钥.(1)明文/消息(PlainteXt/Message)：作为加密粕入的原始消息.即消息的原始形式，一般用M表示.(2)密文(CyPbenCxt)：明文变换后的一种隐蔽形式，一般用C表示.(3)加/解密算法(EnciypiionZDeciyp<ionAlgorithm)：将明文变换为密文的一组«8则称为加密算法；将密文变换为明文的一组规则称为解密算法，加密算法可以用函数EO发示：解密算法可以用函数D()衣示.(4)加/解密密钥(Key)：捽制加密或解密过程的数据称为加/解密密钥.用K表示(加密密钥表示为Ke,解密玄例友，K为Kd),使用相同的加密算法，通过变换不同的密钥可以得到不同的密文。加密：C=EKe(M)斛密：M=DKd(C)通过比较密码系统的三种描述方式：文字描述、图示描述、数学公式描述,让学生理解“数学”的曳要性.教学内容（板书）教学疆藕法及时间安排1.2.1 对称密码体制对称密码体制中所包含的加密算法被称为对称加密算法（彳f时又被称为单密钥加密蚱法或传统加密算法）,是指加密时使用的密钥与解率时使用的密钥相同（或者可以相互推算出来）的加密算法,EUKc=Kd.具体匏法:DES,IDEA、AES、SM1/SM4法M71.2.2 公钥密码体制公馆密码体制所包含的加密算法被称为公仍加;茁算法（或者非对称加密算法。Hf用公钥加密算法，加密和解密使不同的玄钊，即KeKd,具体算法:RSA、EIGanuikECCxSM2/SM91.2.3 散列算法散列算法（也被粉:为欣列西数提供了这样一种服务；它对不同长度的输入消息，产生固定长度的输出。特性：压缩型、单向性、康碰撞行具体匏法：MD、SHA、SM3r3数据加密工作机制1.3.1 皴字信封两种密码体制对比此来讲，可以从加解密钥相同性、加解南钥保密性、系统密钥数戢、n法机制（运算效率）、应用场景、具体算法几个方面进行对比.重点是故列算法的应用场景。通过国标算法，使学生理解发展我国算法研究的曳骁性.45'点介绍每一种工作机制的具体工作过程.1.3.3消息空别加密体制与工作机制之间的关系教学内容（板书）教学步骤、方法及学生活动时间安排I三(S>ffiFl率零)V2WnMHM2W7X*7ff1.4密玛分析1 .密码分析方法(I)穷举攻击(EXhaUStiVeAMaCk)(2)统计分析法(SiatisticalAnalysisAttack>(3)数学分析攻击(MaIhCmaIiCaIAnaIySiSAttack)2 .攻击方式(1)唯密文攻击(Cyphertext-onlyAttack)(2)已知明文攻击(KnowmpIaintcxlAmick)(3)选择明文攻击(Ch(»cnplaiiHexiA«ack)(4)选择密文攻击(ChaSenYyPherteXtAuaCk)3 .破译等级(I)全盘破译(TotalBreak)(2)全盘推导(GsbaIDcduclion)(3)实例或用部推导(Instanceor1.ocalDeduciion)(4)信息推导(InformationDeduction)通过举例子的方法，让学生理情相关概念80*修程小结及课后安井；I.课程小结课程的重点内容包括对称密眄体制、公钥密码体制、放列算法.另外.信息安全工作机制，包括数字信封、数字签名、浦恩筌别也跄本次课程的JR点内容。2.作业布布置作业1.提小学生完成作业1中.关于加密体制和信息安全工作机制的相关作业.3田（习提示提示学生在“学习通平台“完成卜次课预习。90,第2次课程教学方案备课时间2024年1月22B-2024年2月23日备课施做学时间教学地点周次2WB«寸2累计课时4收学内容章、节）模块/单元«2»古兵加宙方法2.1季囚加位法22%码IH密法教学目标和要求知很能力索朋1./解普代技术和换位技术的区别2理解单码J密法、多码和密法.多图加密法的特点3 .搴世典型的单码Isa密法的短理4 .箪猴典型的多码颔变出的好理培养学生基本的密码分析能力.通过引入中国占典加密方法,使学生建立文化自信,培养学生凡有爱国情怀.教学点I.电码加密软法2.多码加密算法教学充点各类加密算法的分析方法教学方法1 .讲授法2 .何虺反饿法3 .直理演示法使用集体资源0纸质材料多媒体课件网络资源口其他资源：使用被具、设备、设旅等IPPT2 .板H3 .在找学习平台作业练习完成作业1中，关于古典加密方法的作业课后记（空白不终可添加附页）教学内容（板书）教学步震、方法及学生活动时间安排复习回IR（课前准备）.5,IJHJ1.IfJ比，I兄叨XIH'倒叫1年则加公BJ馅叫W.2 .说明散列算法的特戊和功能。3 .分别说明数字信封、数字签名、消息鉴别的实现过程.以阳Win和子生一起我习回顾上次课的内容。«2«古典加密方法2.1 单码加密法2.1.1 凯撒类加密法凯嫩加密法是把字母表中的部个字母用该字母后面笫3个字母代替.举一个加密与解密的明工bICIdefiJkllmnOlPlq卜4IIUIVWXyZ密文:I)EFGH1JK1.MNOPQrsVIVXYZlABC例子.如果为每个字母分配一个数值（a=l.b=2,.）,则该加密法可以表示为：加密算法:C=（m+3）mod26解密算法:m=（C-3）mod26采用凯微加密法的皆代思想，可以用字母衣中每个字母后面第n个字母替代当前字母,该算法的密切空间为25.2.1.2关键词加密法1.知词加密法的构造关犍词加密法选择一个诃组作为密钥,这样可以加大密钊空间,使科蛮力攻击无效.如果“攻击者”依次尝试所有的密钥蛮力攻击，就可以轻松地获得明文。举一个加密与解密的例子.15,IalbCdelflgbiUkIImuoPIqlr卜!UVVXyz111.OVEMYCUNTRARDlFGHjKPQWXlz2.关健