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密码分析学
第1次开课
开课时间: 2025年04月30日 ~ 2025年07月23日
学时安排: 3-5小时每周
当前开课已结束 已有 193 人参加
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课程详情
课程评价(190)
spContent=山东大学网络空间安全学院密码科学与技术专业必修课,是密码学引论的进阶课程。从攻击者的角度,评估密码算法的安全性;以易于上手的小算法为例,探讨对称密码和杂凑函数的主流分析技术;注重数学原理和编程测试相结合,循序渐进的引导学生发现问题,分析问题,解决问题。
山东大学网络空间安全学院密码科学与技术专业必修课,是密码学引论的进阶课程。从攻击者的角度,评估密码算法的安全性;以易于上手的小算法为例,探讨对称密码和杂凑函数的主流分析技术;注重数学原理和编程测试相结合,循序渐进的引导学生发现问题,分析问题,解决问题。
—— 课程团队
课程概述

密码分析学是密码学的进阶课程,从安全性分析的角度,评估密码算法的安全性,较全面介绍对称密码算法和杂凑函数的主流分析技术。该课注重数学模型的构建与编程测试技术的结合,主要分析方法包括生日攻击、差分分析、线性分析、中间相遇攻击、比特追踪法等。每种分析方法以缩减轮数的算法或小版本的算法为例,结合数学原理进行具体分析,并可对小规模算法分析进行编程实现,测试理论模型的合理性,锻炼学生思考问题,发现问题,解决问题的能力。

授课目标

形成系统知识框架,具备科学思维,能从数学模型和工程实现角度解释主流分析理论与技术,并开展批判性思考。能够自主设计实现主流分析技术,具备初步评估密码算法安全性的能力。理论联系实际,能发现和分析网络空间安全领域复杂工程问题,拟定解决方案,并分析判断其可行性和局限性。

课程大纲
现代密码分析学概述
课时目标:理解安全属性和攻击目标之间的关系,结合攻击与Kerckhoffs假设,理解密钥恢复攻击的一般模型和攻击思想。
1.1 密码分析学的基本概念
1.2各类算法的攻击目标
1.3密码分析的一般模型
恩尼格玛密码机的破解
课时目标: 运用数学公式抽象Enigma密码体制,理解Enigma基本设计思想与分析思想,并动手实现对简化版本的Enigma机的破解。
2.1恩尼格玛密码机的工作原理
2.2 恩尼格玛密码机的破解
分组密码的差分分析及相关分析方法
课时目标:讨论差分分析及相关分析方法的定义形式、传播规则和攻击模型。
3.1 差分分析
3.2 截断差分分析
3.3 飞去来器攻击及矩形攻击
3.4 不可能差分分析
分组密码的线性分析及相关分析方法
课时目标:理解线性分析定义形式的缘由,发现S盒输入输出线性分布表的不均匀特性,理解掩码在各个部件的传播特性和线性分析的模型,能编程求解S盒线性分布表,完成5轮CipherFour算法的线性分析。理解零相关线性分析和差分-线性分析定义的模型及改进。
4.1 线性分析
4.2 零相关线性分析
4.3 差分-线性分析
中间相遇攻击
课时目标:从2重DES的中间相遇攻击讲起,由求解至中间全状态的中间相遇,到求解中间部分比特,到借助中间相遇,以特殊形式的明文集合为基础构造区分器,一步步拉长区分器轮数,并对AES进行分析。
5.1 中间相遇攻击原理
5.2 相遇函数为值的攻击
5.3 相遇函数为集合映射关系的中间相遇攻击
分组密码工作模式的攻击概述
课时目标:理解对常见的分组密码工作模式的几种攻击原理。
6.1 分组密码工作模式攻击概述
6.2 CBC工作模式与攻击
6.3 OFB、CTR模式与攻击
杂凑函数的典型分析技术概述
课时目标:理解杂凑函数结构的常见攻击及比特追踪法的主要思路。
7.1 杂凑函数的通用攻击
7.2 MD结构的第二原像攻击
7.3 比特追踪法和消息修改技术
展开全部
预备知识

了解均匀分布,正态分布等概率统计基础知识,能够使用一门编程语言理解课程中给出的伪代码,并结合参考书中二维码给出的程序进行编程测试,可辅以密码学引论课程协助理解。

证书要求

为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。

 

电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 https://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。

 

完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。

 

认证证书申请注意事项:

1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。

2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。


参考资料

密码分析学,王美琴主编,科学出版社,2023.12

山东大学
5 位授课老师
王薇

王薇

副教授

王美琴

王美琴

教授

郭淳

郭淳

教授

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