《密码学》课程大纲
《密码学》课程大纲
执笔 张焕国
1、课程代码：
2、课程名称：《密码学》
英文名称：Cryptology
3、授课对象：信息安全专业本科学生
4、学 分：3
5、课程类型：必修课程
6、课程负责人：张焕国，杜瑞颖，唐明，王张宜，王后珍
6、先修课程：《信息安全导论》，《信息安全数学基础》，《程序设计》
7、实践课程：《密码学课程设计》
8、考试方式：平时考查与期末考试相结合
9、授课时数：54学时
10、学习目的：密码学由密码编制学和密码分析学组成。密码编制学研究编制
高质量密码的理论与技术，密码分析学研究分析和破译密码的理论和技术。这
两者相辅相成，共同组成密码学。密码学是信息安全学科的重要组成部分，密
码技术是信息安全领域的关键技术。密码学的知识和实践能力是《信息安全专
业指导性专业规范》中规定的必修内容。因此，《密码学》在信息安全专业中
是必修课程。通过《密码学课程》的教学，使学生掌握密码学的基本知识、基
本理论和基本技术。通过配套的实验课程《密码学课程设计》的教学，使学生
掌握密码学的基本实践能力。这样，通过《密码学课程》和《密码学课程设计》
的教学，为学生今后的工作和进一步学习，奠定密码学的理论和实践基础。
11、课程内容：
1. 密码学的概念
密码学的概念
密码体制
古典密码
密码安全性
2. 分组密码
分组密码的概念
DES
AES
中国商用密码SMS4
分组密码工作模式
3. 流密码
流密码的概念
线性移位寄存器序列
非线性序列
伪随机序列评价
典型流密码，如祖冲之密码或RC4密码
4. Hash 函数
Hash 函数的概念
SHA 系列Hash 函数
中国商用密码Hash 函数SM3
HMAC
5. 公钥密码
公钥密码的概念
RSA 密码
ElGamal 密码
椭圆曲线密码（包括中国商用密码SM2）
6. 数字签名
数字签名的概念
RSA 密码数字签名
ElGamal 密码数字签名
椭圆曲线密码数字签名（包括中国商用密码SM2的数字签名）
盲签名
7. 认证
认证的概念
身份认证
站点认证
报文认证
密码协议的概念
密码学协议的安全性
8. 密钥管理
密钥管理的概念
对称密码的密钥管理
公钥密码的密钥管理
公钥基础设施 PKI
9. 密码应用（至少讲授其中一个应用）
计算机文件加密
通信加密
可信计算中的密码应用
电子商务应用
12、教材：
张焕国，王张宜，《密码学引论》第二版，武汉大学出版社，2009。
13、参考书：
1、孟庆树等译，《密码学与网络安全》第四版，电子工业出版社，2006。
2、王张宜等译，《密码学与网络安全》第五版，电子工业出版社，2011。
3、杨波，《现代密码学》，清华大学出版社，2003。
解密世界的密码：密码学入门教学大纲
解密世界的密码：密码学入门教学大纲引言在当今网络时代，隐私和安全已经成为了极为重要的话题。
随着技术的不断进步，个人信息的泄露和网络攻击也变得越来越普遍。
为了保护我们的隐私和数据安全，密码学作为一门科学，变得越来越重要。
密码学是一种通过使用加密算法来确保信息安全的技术，它在各个领域都有广泛的应用，包括银行业、电子商务、通信和互联网安全等。
本文将为您提供一个密码学入门教学大纲，帮助您了解密码学的基本概念、加密算法的原理以及密码学在实际应用中的作用。
第一部分：密码学基础1.1 密码学的定义和发展•密码学的定义：解释密码学是什么以及它的主要目标。
•密码学的发展历史：介绍密码学从古代到现代的发展历程，包括凯撒密码和电子密码学的兴起。
1.2 密码学的基本概念•明文、密文和密钥：解释这些基本概念在密码学中的含义和作用。
•对称加密和非对称加密：介绍对称加密和非对称加密的原理和区别。
1.3 常见的加密算法•对称加密算法：介绍常见的对称加密算法，如DES、AES等，并解释它们的原理和使用场景。
•非对称加密算法：介绍常见的非对称加密算法，如RSA、椭圆曲线密码等，并解释它们的原理和使用场景。
第二部分：加密算法的原理与应用2.1 对称加密算法的原理与应用•替代密码和置换密码：解释替代密码和置换密码在对称加密算法中的作用，并介绍如何使用替代密码和置换密码进行加密和解密。
•分组密码：介绍分组密码的基本原理和应用，包括Feistel网络和数据加密标准（DES）算法的原理。
•流密码：介绍流密码的基本原理和应用，包括RC4算法的原理。
2.2 非对称加密算法的原理与应用•公钥和私钥：解释公钥和私钥在非对称加密算法中的作用，并介绍如何使用公钥和私钥进行加密和解密。
•RSA算法：介绍RSA算法的原理和应用，包括密钥生成、加密和解密过程。
•椭圆曲线密码：介绍椭圆曲线密码的原理和应用，包括椭圆曲线点的加法和乘法、密钥生成、加密和解密过程。
《现代密码学》实验教学大纲
《现代密码学》实验教学大纲适用专业： 信息安全 课程性质： 必做课程编号： 0602003120 实验学时： 8课程总学时： 48 开课学期： 第5学期开课单位： 计算机工程教学实验中心一、实验目的与要求本课程实验教学的目的是使学生通过软件编程掌握（1）实现古典密码学中的多表代换加密（Vigenere加密）的密文进行破译的基本方法；（2）掌握DES加密算法、AES加密算法，能够在实际的应用系统或安全系统中实现；（3）掌握公钥密码体制模型、RSA算法、ECC算法、基于RSA和ECC的数字签名机制；能够在实际应用中利用公钥密码算法及签名机制实现加解密、数字签名、公钥基础设施平台的能力。
实验要求学生掌握Vigenere加密的密文采用重合指数法进行破解的方法；掌握DES、AES分组加密算法；掌握RSA算法加解密及其数字签名机制；椭圆曲线加解密算法及其数字签名机制的设计与实现。
掌握软件代码的调试方法，对程序运行的正确性进行反复测试，完成实验报告。
二、实验内容与学时分配序号实验项目实验内容学时实验类别开出要求1 多表代换Vigenere加解密算法及密钥破解算法的实现1.使用Vigenere加密算法在字符集{a...z}上的密钥、明文消息的编码、加密算法的编程实现，明文消息存储在文本文件plain.txt中；（2）利用密钥对密文进行解密算法的编程实现；（3）唯密文攻击：给出一段Vigenere加密后的密文cipher.txt,要求破解得到加密密钥key，利用key进行解密得到明文文件plain.txt，验证破解是否成功。
2 设计性必做2 AES加密、解密算法的实现（1）绘制AES-128算法流程图；（2）建立一个明文文本文件plain.txt, 从中读取16个字节（字符）作为AES加密的一个分组（block）；（3）设置的一个AES加密算法的KEY=128bits(16个字节或4个字)；（4）编程实现对一个分组16个字符的AES加密，得到密文；（5）对步骤（4）得到的密文，2 验证性必做编程利用密钥key进行解密，并验证AES加解密程序的正确性。
密码学引论 (上)教学大纲
密码学引论（上）教学大纲通过本课程的学习，学生能够阐述各类典型密码方案及其安全性功能，解释典型密码设计技术与分析技术的基本原理；能够对密码方案的安全性隐患进行初步分析与评估；能够综合运用各类基础密码算法根据安全性功能需求提出合理的密码学解决方案。
课程概述《密码学引论》关注信息安全的两个重要方面——保密性与认证性，介绍相关密码算法与协议的设计原理与安全性分析技术。
《密码学引论》（上）围绕对称密码技术，重点介绍古典密码、密码学信息理论基础，以及经典对称密码算法，包括流密码、分组密码、杂凑函数和消息认证码等，研究各类对称密码算法的主要结构和设计原理，分析典型算法设计技术细节，并对对称密码主流安全性分析技术，如差分分析、线性分析等分析原理和概率模型进行初步探讨。
《密码学引论》（下）围绕非对称密码技术，介绍密码学复杂性理论基础、公钥加密、数字签名、密钥分发、零知识证明理论和电子货币等，研究非对称密码的设计原理、相关数学困难问题的困难性、安全性分析与证明的基本思想、以及各类密码算法在密码协议中的综合运用。
课程大纲01引论课时1.1 密码学发展史1.2 基本概念与基本观点1.3 古典密码1.4 破解维吉尼亚密码02密码学信息理论基础课时2.1 Shannon保密系统的信息理论——熵2.2 Shannon保密系统的信息理论——完美保密性03分组密码课时3.1 分组密码算法介绍3.2 分组密码安全性分析3.3 其他分组密码算法3.4 分组密码工作模式04流密码课时4.1 流密码的基本概念4.2 线性反馈移位寄存器4.3 流密码典型算法05Hash函数课时5.1 Hash函数的基本概念5.2 Hash函数的安全属性5.3 Hash函数的常见结构5.4 Hash函数典型算法06消息认证码课时6.1 消息认证码及其安全性6.2 消息认证码构造方法参考资料1、密码学原理与实践（第三版），Douglas R. Stinson 著，冯登国等译，电子工业出版社，2016.012、密码编码学与网络安全：原理与实践（第五版），William Stallings 著，王张宜、杨敏、杜瑞颖等译，电子工业出版社，2014.013、密码学导引，冯登国、裴定一，科学出版社，1999.04。
密码学基础教学大纲完整版之欧阳理创编
《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。
密码学与网络安全课程教学大纲
密码学与网络安全课程教学大纲密码学与网络安全课程教学大纲“密码学与网络安全”课程教学大纲(2006年2月修订)一、课程名称: 密码学与网络安全Introduction to Information Security课程负责人: 傅鹂教授主讲教师: 胡海波讲师二、学时与学分: 36 学时, 2 学分三、适用专业: 软件工程第5学期四、课程教材:William Stallings, Cryptography and Network Security: Principles and Practice, Second Edition,Prentice Hall/Pearson. 《密码学与网络安全:原理与实践》(第二版)影印版，清华大学出版社，2002年6月五、参考教材:1. Bruce Schneier, Applied Cryptography: Protocols, Algorithms, and Source Code in, JohnWiley & Sons. 吴世忠等译，《应用密码学(协议算法与C源程序)》，机械工业出版社，2000年1月。
2. (印)Actul Kahate, Cryptography and Network Security, McGraw-Hill, 邱忠潘等译，《密码学与网络安全》，清华大学出版社，2005年9月。
3. Alfred Menezes, Handbook of Applied Cryptography, CRC. 胡磊译，《应用密码学手册》，电子工业出版社，2005年7月。
4. (以)Oded Goldreich, Foundations of Cryptography: BasicTools, Cambridge UniversityPress. 《密码学基础》，影印版，电子工业出版社。
5. 汤维主编，《密码学与网络安全技术基础》，机械工业出版社，2004年2月6. 杨波编著，《现代密码学》，清华大学出版社，2003年8月六、开课单位: 软件学院七、课程的性质、目的和任务:1、课程性质:随着信息技术的发展和信息化程度的提高，国家政治、经济、国防、文化、教育等社会的各个领域对于信息基础设施和信息资源的依赖程度也越来越高。
《现代密码学》教学大纲
动、答疑模块。
六、考核方式
闭卷笔试，课程作业、实验成绩、课堂表现、考勤。
七、成绩评定方法
期末笔试成绩占 80%，平时成绩占 20%（根据课程作业、实验成绩、课堂表现、
考勤等）。
八、主要参考书籍
1．谷利泽，郑世慧，杨义先. 现代密码学教程. 北京邮电大学出版社，2015.3
（教材）。
2．B. Schneier. Applied cryptograghy second edition: protocols, algorithms, and
题；
1.2 具有扎实的专业基础理论，包括信息论与编码、密码学原理、信息
目标 5 安全数学基础、计算机网络技术等，能够用其解决信息安全相关领域
H
的复杂工程问题；
4.5 能正确采集、整理实验和模拟数据，对实验及模拟结果进行关联、 M
建模、分析处理，获取果进行关联、 H
source code in C. NewYork: John Wiley & Sons, 1996. 中译本: 吴世忠, 祝世雄, 张文
政译。
3．马春光. 现代密码学教程, 哈尔滨工程大学自编讲义。
大纲编写者：方贤进，xjfang@, /~xjfang/crypto/
一、教学目标
通过本课程的理论教学及实验训练，使学生具备以下知识和能力：
目标 1：掌握密码学与信息安全的关系、信息安全的目标（5 要素）；掌握现代
密码学的研究内容与体系结构；掌握保密系统的模型及安全性、认证系统的模型及
安全性。
目标 2：掌握古典密码体制中的两种方法：置换密码与代换密码；掌握古典密
码分析方法，能使用“拟重合指数法”对“多表代换加密”实行“唯密文攻击”。
《现代密码学》理论课程教学
《现代密码学基础》课程教学大纲一、课程基本信息二、课程教学目标《现代密码学》是网络工程专业网络安全的基础课程。
通过本课程的学习，使得学生对密码学领域的基本概念、基本理论和基本应用有全面的理解，作为进一步学习网络安全专业知识的基础、作为网络安全理论研究和相关应用开发的准备知识。
理解密码体制概念和密码学发展沿革；理解公钥密码体制的设计思想；掌握常用的密码体制的设计机制，包括DES；掌握对称密码体制的设计和分析特点；掌握非对称密码体制的设计和分析特点；掌握认证体系相关知识，包括数字签名、身份认证和消息认证等；了解密码技术应用技术，包括数字现金等。
增强学生的信息安全、网络安全意识，增强防范的能力，为以后学习和掌握网络工程网络安全方向课打下坚实的基础。
三、教学学时分配《现代密码学基础》课程理论教学学时分配表《现代密码学基础》课程实验内容设置与教学要求一览表四、教学内容和教学要求第一章密码学概述及古典密码学（2学时）（一）教学要求通过本章内容的学习，了解信息安全面临的威胁,了解信息安全的模型,了解密码学基本概念,掌握几种古典密码，其中包括单表代换密码和多表代换密码。
（二）教学重点与难点1．教学重点：密码学基本概念、单表代换密码和多表代换密码。
2. 教学难点：单表代换密码和多表代换密码算法。
（三）教学内容第一节信息安全的威胁与模型1. 信息安全面临的威胁；2．信息安全的模型。
第二节古典密码算法1．密码学基本概念；2. 单表代换密码和多表代换密码。
本章习题要点：练习单表代换密码和多表代换密码。
第二章流密码（2学时）（一）教学要求1.了解流密码的基本概念；2.掌握序列的伪随机性；3.掌握序列密码的破译。
（二）教学重点与难点1．教学重点：序列的伪随机性、序列密码的破译。
2. 教学难点：序列的伪随机性。
（三）教学内容第一节流密码1.流密码的基本概念；2.序列的伪随机性。
第二节序列密码1.序列密码的破译。
本章习题要点：练习序列的伪随机性。
密码学基础教学大纲
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，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。
现代密码学课程教学大纲教案
教学大纲教案英文名称：Modern Cryptography课程编号：XA240240课程类别：专业必修课适用专业：信息安全总学时：64学时其中：理论讲授学时：48学时实验实践学时：16学时学分：4学分课程简介：本课程是信息安全专业必修课程。
本课程内容包括：古典密码体制及其破译、分组密码、公钥密码体制、序列密码与移位寄存器、杂凑函数、密钥管理，以及我国商用系列密码算法。
通过本课程的学习，让学生了解密码学基本概念，熟悉密码学的基本概念，掌握常用密码学加密解密技术，了解密码学发展方向。
This course is a compulsory course for information security major. This course includes: classical cryptosystem and its deciphering, block cipher, public key cryptosystem, sequence cipher and shift register, hash function, key management, and commercial serial cipher algorithm in China. Through the study of this course, students can understand the basic concepts of cryptography, be familiar with the basic concepts of cryptography, master the common cryptography encryption and decryption technology, and understand the development direction of cryptography.一、课程的性质、目的和任务本课程是信息安全专业核心课程，也是专业基础必修课程。
现代密码学教学大纲
现代密码学教学大纲现代密码学是网络空间安全的核心基础。
通过本门课程的学习，能够了解现代密码学基本理论，掌握现代密码学基本技术，理解各类密码算法的应用场景和相关的安全需求，培养信息安全意识，掌握安全需求分析的方法，并了解现代密码学的未来发展方向。
课程概述本课程共分为9章，第1章概述，介绍密码学的基本概念、密码学的发展简史和古典密码算法。
第2章到第6章是按照密码算法的设计思路和功能不同来划分，分别是流密码、分组密码、公钥密码、杂凑函数、数字签名，第7章密码协议主要介绍Diffie-Hellman密钥交换和Shamir秘密分享方案，更复杂的一些密码协议可在后续“网络安全协议”课程中学习。
第8章将介绍可证明安全理论的初步知识。
第9章将介绍一些密码学研究的前沿方向，比如属性基加密、全同态加密、后量子密码学等。
授课目标1、掌握分析保密通信系统中安全需求分析的方法。
2、理解密码学的基本概念、基本原理和一些典型的密码算法的原理。
3、理解各类密码算法的应用场景和相关的安全需求。
课程大纲第一章概述1.1 密码学的基本概念1.2 中国古代密码艺术1.3 外国古代密码艺术1.4 密码学发展简史1.5 密码分析学1.6 古典密码算法第一章单元测试第一章单元作业第二章流密码2.1 流密码的基本概念2.2 有限状态自动机2.3 二元序列的伪随机性2.4 线性反馈移位寄存器2.5 m-序列2.6 m-序列的伪随机性2.7 m-序列的安全性2.8 非线性序列12.9 非线性序列22.10 A5流密码算法第二章单元测验第二章单元作业第三章分组密码3.1 分组密码的基本概念3.2 SP网络3.3 Feiste密码l结构3.4 DES算法简介3.5 DES轮函数及密钥编排3.6 DES的安全性3.7 3DES3.8 分组密码的工作模式（上）3.9 分组密码的工作模式（下）3.10 有限域基础3.11 AES算法简介3.12 AES的轮函数3.13 AES的密钥编码及伪代码3.14 SM4算法第三章单元测验第三章单元作业第四章公钥密码4.1 公钥密码的基本概念4.2 完全剩余系4.3 简化剩余系4.4 欧拉定理4.5 RSA加密算法4.6 群的概念4.7 循环群4.8 ElGamal加密4.9 实数域上的椭圆曲线4.10 有限域上的椭圆曲线4.11 椭圆曲线密码学第四章单元测验第四章单元作业第五章Hash函数5.1 Hash概念和基本要求5.2 生日攻击5.3 SHA-1算法第五章单元测验第六章数字签名6.1 数字签名的基本概念6.2 RSA签名算法6.3 ElGamal签名算法6.4 DSS签名算法6.5 ElGamal类签名算法6.6 特殊性质的签名算法第六章单元测验第七章密码协议7.1 Diffie-Hellman 密钥交换7.2 Shamir 秘密分享第七章单元测验第八章可证明安全8.1 Boneh-Franklin身份基加密算法第九章密码学的新方向9.1 属性基加密9.2 全同态加密9.3 后量子密码学预备知识信息安全数学基础、线性代数、信息安全导论参考资料1．现代密码学（第四版），杨波，清华大学出版社，2017。