应用密码学基础(微课视频版) 教案 李晓峰 - 第5-10单元 密钥分配与密钥管理-网络加密与认证

PAGE6—PAGE14—《应用密码学基础》教案第五单元：密钥分配与密钥管理【学习目标】1.理解密钥分配的基本方法。2.掌握公钥体制的密钥管理。3.了解秘密分割。【学习内容】5.1单钥加密体制的密钥分配1355.1.1密钥分配的基本方法1355.1.2一个实例1355.1.3密钥的分层控制1375.1.4会话密钥的有效期1375.1.5无中心的密钥控制1375.1.6密钥的控制使用1385.2公钥加密体制的密钥管理1395.2.1公钥的分配1395.2.2用公钥加密分配单钥密码体制的密钥1415.2.3Diffie\|Hellman密钥交换1435.3随机数的产生1445.3.1随机数的使用1445.3.2随机数源1455.3.3伪随机数产生器1455.3.4基于密码算法的随机数产生器1475.3.5随机比特产生器1495.4秘密分割1505.4.1秘密分割门限方案1505.4.2Shamir门限方案1515.4.3基于中国剩余定理的门限方案152【学习重点】1.理解密钥分配的基本方法。2.掌握公钥体制的密钥管理。3.了解秘密分割。【学习难点】公钥体制的密钥管理。秘密分割【教学方法与学习活动】1.通过对基本知识的讲授，阐明基本原理，养成良好科学思维方式。2.通过案例分析，突出古典密码原理，学会编程利用。3.通过小组合作学习，树立团队合作意识，发展合作精神。4.通过课堂汇报和课堂辩论，强化自学能力，锻炼表达能力。5.通过自主学习，能够辨识重点知识，获取自我学习的能力。【课外学习】：不少于6学时阅读课本和相关参考文献，并编程实现简答的算法。第六单元：消息认证和哈希函数【学习目标】1.掌握消息认证码和哈希函数的定义。2.掌握生日攻击原理。3.掌握MD5算法。【学习内容】6.1消息认证码1566.1.1消息认证码的定义及使用方式1566.1.2产生MAC的函数应满足的要求1576.1.3数据认证算法1586.1.4基于祖冲之密码的完整性算法128EIA31596.2哈希函数1616.2.1哈希函数的定义及使用方式1616.2.2哈希函数应满足的条件1626.2.3生日攻击1646.2.4迭代型哈希函数的一般结构1656.3MD5哈希算法1666.3.1算法描述1666.3.2MD5的压缩函数1696.3.3MD5的安全性1706.4安全哈希算法1716.4.1算法描述1716.4.2SHA的压缩函数1726.4.3SHA与MD5的比较1746.4.4对SHA的攻击现状1746.5HMAC1756.5.1HMAC的设计目标1756.5.2算法描述1756.5.3HMAC的安全性1776.6SM3哈希算法1786.6.1SM3哈希算法的描述1786.6.2SM3哈希算法的安全性179【学习重点】1.掌握消息认证码和哈希函数的定义。2.掌握生日攻击原理。3.掌握MD5算法。【学习难点】1.生日攻击原理。【教学方法与学习活动】1.通过对基本知识的讲授，阐明基本原理，养成良好科学思维方式。2.通过案例分析，突出古典密码原理，学会编程利用。3.通过小组合作学习，树立团队合作意识，发展合作精神。4.通过课堂汇报和课堂辩论，强化自学能力，锻炼表达能力。5.通过自主学习，能够辨识重点知识，获取自我学习的能力。【课外学习】：不少于6学时阅读课本和相关参考文献，并编程实现简答的算法。第七单元：数字签名和认证协议【学习目标】1.理解数字签名的基本概念。2.了解数字签名标准。3.了解离散对数、大数分解、基于身份的签名体制。【学习内容】7.1数字签名的基本概念1827.1.1数字签名应满足的要求1827.1.2数字签名的产生方式1837.1.3数字签名的执行方式1847.2数字签名标准1867.2.1DSS的基本方式1867.2.2数字签名算法DSA1877.3其他签名方案1887.3.1基于离散对数问题的数字签名体制1887.3.2基于大数分解问题的数字签名体制1927.3.3基于身份的数字签名体制1937.4SM2椭圆曲线公钥密码签名算法1947.5认证协议1967.5.1相互认证1967.5.2单向认证200【学习重点】1.理解数字签名的基本概念。2.了解数字签名标准。3.了解离散对数、大数分解、基于身份的签名体制。【学习难点】1.数字签名标准。2.离散对数、大数分解、基于身份的签名体制。【教学方法与学习活动】1.通过对基本知识的讲授，阐明基本原理，养成良好科学思维方式。2.通过案例分析，突出古典密码原理，学会编程利用。3.通过小组合作学习，树立团队合作意识，发展合作精神。4.通过课堂汇报和课堂辩论，强化自学能力，锻炼表达能力。5.通过自主学习，能够辨识重点知识，获取自我学习的能力。【课外学习】：不少于6学时阅读课本和相关参考文献，并编程实现简答的算法。第八单元：密码协议【学习目标】1.掌握基本协议。2.了解零知识证明。【学习内容】8.1一些基本协议2028.1.1智力扑克2028.1.2掷硬币协议2038.1.3数字承诺协议2048.1.4不经意传输协议2058.2零知识证明2088.2.1交互式证明系统2088.2.2交互式证明系统的定义2098.2.3交互式证明系统的零知识性2098.2.4非交互式证明系统2128.2.5适应性安全的非交互式零知识证明2138.2.6零知识证明协议的组合2138.2.7图的三色问题的零知识证明2148.2.8知识证明2158.2.9简化的Fiat\|Shamir身份识别方案2188.2.10FiatShamir身份识别方案2198.3安全多方计算协议2208.3.1安全多方计算问题2208.3.2半诚实敌手模型2218.3.3恶意敌手模型225【学习重点】1.掌握基本协议。2.了解零知识证明。【学习难点】1.零知识证明。【教学方法与学习活动】1.通过对基本知识的讲授，阐明基本原理，养成良好科学思维方式。2.通过案例分析，突出古典密码原理，学会编程利用。3.通过小组合作学习，树立团队合作意识，发展合作精神。4.通过课堂汇报和课堂辩论，强化自学能力，锻炼表达能力。5.通过自主学习，能够辨识重点知识，获取自我学习的能力。【课外学习】：不少于6学时阅读课本和相关参考文献。第九单元：可证明安全【学习目标】1.理解语义安全的概念。2.掌握语义安全的RSA加密。3.了解基于身份的密码体制。【学习内容】9.1语义安全的公钥密码体制的定义2299.1.1选择明文攻击下的不可区分性2299.1.2公钥加密方案在选择密文攻击下的不可区分性2339.1.3公钥加密方案在适应性选择密文攻击下的不可区分性2359.1.4归约2369.2语义安全的RSA加密方案2379.2.1RSA问题和RSA假设2379.2.2选择明文安全的RSA加密2389.2.3选择密文安全的RSA加密2409.3Paillier公钥密码系统2439.3.1合数幂剩余类的判定2439.3.2合数幂剩余类的计算2449.3.3基于合数幂剩余类问题的概率加密方案2469.3.4基于合数幂剩余类问题的单向陷门置换2479.3.5Paillier密码系统的性质2489.4CramerShoup密码系统2499.4.1CramerShoup密码系统的基本机制2499.4.2CramerShoup密码系统的安全性证明2509.5RSAFDH签名方案2529.5.1RSA签名方案2529.5.2RSAFDH签名方案的描述2539.5.3RSAFDH签名方案的改进2559.6BLS短签名方案2579.6.1BLS短签名方案所基于的安全性假设2579.6.2BLS短签名方案描述2579.6.3BLS短签名方案的改进一2599.6.4BLS短签名方案的改进二2599.7基于身份的密码体制2609.7.1基于身份的密码体制定义和安全模型2609.7.2随机谕言机模型下的基于身份的密码体制2639.8分叉引理273【学习重点】1.理解语义安全的概念。2.掌握语义安全的RSA加密。3.了解基于身份的密码体制。【学习难点】语义安全的RSA加密。了解基于身份的密码体制。【教学方法与学习活动】1.通过对基本知识的讲授，阐明基本原理，养成良好科学思维方式。2.通过案例分析，突出古典密码原理，学会编程利用。3.通过小组合作学习，树立团队合作意识，发展合作精神。4.通过课堂汇报和课堂辩论，强化自学能力，锻炼表达能力。5.通过自主学习，能够辨识重点知识，获取自我学习的能力。【课外学习】：不少于6学时阅读课本和相关参考文献。第十单元：网络加密与认证【学习目标】1.理解TCP/IP分层模型。2.理解Kerberos认证系统、x.509和PGP289。【学习内容】10.1网络通信加密27710.1.1开放系统互连和TCP/IP分层模型27710.1.2网络加密方式27810.2Kerberos认证系统28110.2.1KerberosV428110.2.2Kerberos区域与多区域的Kerberos28410.3X.509认证业务28510.3.1证书28510.3.2认证过程28810.4PGP28910.4.1运行方式28910.4.2密钥和密钥环29310.4.3公钥管理298【学习重点】1.理解Kerberos认证系统、x.509和PGP289。【学习难点】1.理解Kerberos认证系统、x.509和PGP289。【教学方法与学习活动】1.通过对基本知识的讲授，阐明基本原理，养成良好科学思维方式。2.通过案例分析，突出古典密码原理，学会编程利用。3.通过小组合作学习，树立团队合作意识，发展合作精神。4.通过课堂汇报和课堂辩论，强化自学能力，锻炼表达能力。5.通过自主学习，能够辨识重点知识，获取自我学习的能力。【课外学习】：不少于6学时阅读课本和相关参考文献。二、课程主要参考文献三、课程考核方式考核方式考核内容所属单元占比过程性考核考勤和过程表现到课情况，