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1、数字认证技术课程教学大纲一、本课程的性质与任务“数字认证技术”课程是信息安全及网络空间安全专业的核心课程之一，是信息安全专 业密码课程群教学的基础课程之一。通过本课程的学习，使学生较系统地掌握数字认证的基 本知识与安全协议设计与分析的方法及技巧，了解进行网络系统认证系统设计的一般思路， 培养学生应用数字认证技术解决和处理实际网络安全问题的思维方法与基本能力，为进一步 学习信息安全和网络空间安全打下基础。二、教学基本要求1 .掌握数字认证技术中基本思想、概念、算法，熟悉安全相关专业词汇；2 . 了解消息认证、内容认证、身份认证的基本原理和方法；3 .熟悉目前网络系统中身份认证的一般性方法，掌握安
2、全分析的基本方法；4 .培养他们树立正确的安全观念、提高信息系统的安全分析能力。三、本课程与其它课程的联系本课程为理工科计算机与信息安全专业的专业核心课，前导课程为密码学数学基础或密 码学，或具有一定的代数学基础。四、教学基本内容(-)综述本章是学习数字认证技术的基础。目的是让学生对数字认证技术概念、内容、外沿等有 一个概括的了解，简单介绍课程内容及考核方式。1 .基本要求(1)信息安全综述：掌握信息安全包含的内容和问题，了解目前网络的主要安全威胁, 了解防范攻击的基本技术，掌握网络攻击的分类。(2)网络威胁的根源讨论：掌握数字认证技术在网络中基础性地位，讨论网络体系结 构的安全，了解网络安全
3、的其它根源。(3)网络安全措施与数字认证：掌握数字认证技术的概念及内涵，掌握数字认证中的 几个基本词汇，数字认证技术的分类，理解数字认证在信息安全中的地位。(4)数字认证技术历史与展望：了解数字认证技术的历史，了解相关法律法规，理解 身份管理的概念，展望未来发展趋势。2 .重点、难点重点：理解安全与数字认证概念、资产是安全防护的对象、安全强度概念。难点：数字认证技术是社会工程。(-)代数与密码学基础本章主要介绍数字认证技术课程涉及到的数学基础知识。1 .基本要求(1)常见数学符号定义。(2)代数基础：掌握群与循环群的定义，陪集概念，循环群与群的生成元，群的阶。 了解同余类、商集，掌握中国剩余定
4、理，能够进行相关代数计算。(3)费马定理与欧拉定理：能够灵活运用欧拉定理的三个性质。(4)密码学基础：掌握生日攻击定理及证明，掌握计算复杂性的概念，理解算法复杂 性，掌握单向函数定义，了解常见密码问题及假设。2 .重点、难点重点：群、同余类、商集，生日攻击定理及证明。难点：代数计算，中国剩余订立，RSA、离散对数、平方剩余等问题及假设。(三)认证理论基础本章主要介绍编写数字认证技术中必须掌握的理论和基本安全要求。3 .基本要求(1)交互证明系统：掌握交互证明系统概念和两个实体，了解图灵机模型、语言类概 念，了解交互证明系统的忠诚性假设、能力假设、运行规则、胜负规则等概念。(2)交互证明基础理论
5、：掌握交互证明系统的定义，理解完备性和可靠性概念，掌握 山洞连通问题及协议安全性分析，掌握基于二次剩余问题的证明协议及安全性分析方法。(3)零知识证明：理解零知识的概念，了解基于二次剩余协议的知识泄露问题，掌握 基于二次剩余问题的零知识证明协议，了解零知识的安全性证明思想。4 .重点、难点重点：交互证明系统、安全协议安全性定义及分析方法。难点：零知识证明及其分析方法。(四)数据完整性认证本章主要介绍各种密码学Hash函数构造及其使用。1 .基本要求(1)完整性验证概述：掌握消息认证的概念，理解验证块与数据块的关系，掌握消息 认证函数是单向函数，了解完整性验证的数学基础，理解消息认证分类。(2)
6、基于Hash的消息认证：掌握Hash函数概念，掌握Hash函数的单向性、弱碰撞 性、强碰撞性，理解Hash函数的压缩函数性质和压缩方法、长消息的压缩过程。(3) MD5/SHA1构造：理解密码Hash构造的基本原理，掌握MD5/SHA1算法及迭 代结构、轮变换过程、非线性结构。(4)基于NP困难问题的Hash构造：理解NP困难问题用于Hash构造的优缺点，了 解基于平方剩余问题的SQUASH构造，了解基于Lattice的Hash构造。(5)长数据的Hash处理：理解Hash函数安全性由输出长度确定，与输入数据长度 无关，掌握链式和树状的长消息Hash构造。(6)基于MAC的消息认证:掌握MAC
7、认证过程、构造方法:嵌套MAC和CBC-MAC。2 .重点、难点重点：分组Hash函数设计方法及其困难性、链式和树状的长消息Hash构造。难点：NP困难问题用于Hash构造。(五)数字签名技术本章主要各种典型数字签名方案构造方法与安全性。1 .基本要求(1)数字签名概述：理解数字签名基本概念、安全要求。(2)掌握基于Hash函数的数字签名构造方法，了解数字签名分类及多样性。(3) RSA数字签名方案：掌握RSA签名方案、分析安全性，(4) ELGammal数字签名方案：掌握ElGamal签名方案的有效性和安全性，理解对 ElGamal签名的攻击方法。(5) DSA数字签名标准：了解零知识协议的
8、2-协议结构，掌握DSA/DSS签名。2 .重点、难点重点：数字签名的设计方法和安全分析方法。难点：数字签名方案的攻击方法。(六)身份认证技术本章主要介绍身份认证概念、方案和应用。1 .基本要求(1)身份认证概述：理解身份认证目标及安全要求，掌握信任根是身份认证基础，理 解采用时变参数的互认证，分析采用时变参数认证中的安全问题。(2)基于密钥中心的认证协议：掌握基于密钥分发中心KDC的互认证方法。(3) 口令认证技术：理解口令认证定义、常见攻击，掌握动态口令认证技术。(4)基于公钥的身份认证技术：掌握公钥证书X.509协议、PKI认证框架。(5)身份认证协议：理解概念和过程，掌握Schnorr
9、身份认证协议及安全证明。(6)生物认证协议：了解基本概念，用于生物认证的协议。2 .重点、难点重点：KDC认证协议、PKI认证框架、零知识认证协议的分析。难点：认证协议的安全性证明方法。(七)数字媒体认证技术本章主要介绍数字水印的媒体认证技术。3 .基本要求(1)媒体认证技术概述：介绍数字媒体及认证概念与辨析、数字水印概念。(2)信息隐藏与可擦除水印：理解可擦除水印的概念和一般流程。(3)脆弱水印与完整性验证：理解脆弱水印的概念和一般流程。(4)脆弱水印实例：掌握脆弱水印的内部原理。(5)半脆弱水印：了解半脆弱的概念。4 .重点、难点重点：数字水印的构造方法与流程。难点：扩频水印的原理。五 教
10、学方法和手段本课程偏重于理论教学，讲授内容复杂、比较抽象、应用面广，难度较大，因此教学以 讲授和课下验证性实验相结合的方式。在课堂讲授中以多媒体教学为主，黑板教学为辅，后者侧重于定理证明，并辅助于课后 作业和联系。在教学中以教师讲授教材基础篇为主，学生按照教材自学为辅，课堂内容不易过多以使 学生容易掌握课程主要内容，通过讨论式教学、启发式教学等方法提高学生的学习积极性和 主动性，有能力的学生可鼓励阅读教材高级篇内容。为了学生进一步理解课堂教学内容，可安排时间上习题课。通过课外认证系统构建、扩 展资料阅读等环节，让学生对数字认证技术有更深的理解和更直观的认识。六、教学安排及方式序号课堂讲授课下实
11、验内容学时内容学时1第1章绪论22第2章 代数与密码学基础（1）23第2章代数与密码学基础（2）24实验一代数及实验环境25第3章认证理论基础（1）26第3章 认证理论基础（2）27实验二协议知识泄露分析28第4章 数据完整性验证（1）29第4章 数据完整性验证（2）210第4章数据完整性验证（3）211实验三分组Hash构造212实验四NP问题下Hash构造213第5章数字签名技术（1）214第5章数字签名技术（2）215实验五ElGammal数字签名216实验六ElGammal方案攻击217第6章身份认证技术（1）218第6章身份认证技术（2）219第6章身份认证技术（3）220实验七口令认证技术221实验八公钥证书认证222第7章数字媒体认证技术（1）223第7章数字媒体认证技术（2）224实验九数字水印225课程复习2合计3216七、考核方式1 .考核方式：校内统考：统一命题、统一时间、统一阅卷。2 .成绩评定：各教学环节占总分的比例：平时成绩占30%,期末考试：70%八 教材朱岩、陈娥主编数字认证技术（第1版），清华大学出版社，2022年。年 月日