Kryptografie a bezpečnost

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra informační bezpečnosti

Anotace:

Studenti porozumí matematickým základům kryptografie a získají přehled o současných šifrovacích algoritmech. Budou schopni používat kryptografické klíče a certifikáty v systémech, které jsou na nich založeny, a naučí se základům bezpečného použití symetrických a asymetrických kryptografických systémů a hešovacích funkcí v aplikacích. V rámci cvičení získají praktické dovednosti v používání standardních kryptografických metod s důrazem na bezpečnost a také se seznámí se základními postupy kryptoanalýzy.

Požadavky:

Vstupní znalosti: Znalost základů lineární algebry a diskrétní matematiky, základů teorie čísel a základních programovacích technik. Znalosti časových a paměťových složitostí.

Osnova přednášek:

1. Základní pojmy v kryptologii a počítačové bezpečnosti. Historické šifry.

2. Exponenciální šifra, zřízení společného klíče a problém diskrétního logaritmu.

3. Rozdělení šifer. Proudové šifry - RC4, A5/1, ChaCha20.

4. Blokové šifry - 3DES, AES, Twofish. Operační módy blokových šifer.

5. Hešovací funkce - SHA-x, HMAC.

6. Problém faktorizace a asymetrická kryptografie - šifry RSA, ElGamal.

7. Testovaní prvočíselnosti, Rabin-Millerův test, generování klíčů.

8. Bezpečnost kryptografických systémů z hlediska teorie informace a výpočetní složitosti.

9. Základy kryptografie eliptických křivek.

10. Pseudonáhodné a skutečně náhodné generátory.

11. Kvantová kryptografie a post-kvantová kryptografie.

12. Infrastruktura veřejného klíče.

13. IT bezpečnost.

Osnova cvičení:

1. Základy modulární aritmetiky (opakování), historické šifry.

2. Blokové šifry (Hillova, exponenciální šifra), Diffie-Hellman algoritmus.

3. Proudové šifry. Hašovací funkce.

4. Teorie informace (entropie, vzdálenost jednoznačnosti).

5. Blokové šifry (AES), operační módy.

6. Asymetrická kryptografie (RSA, ElGamal).

7. Generátory náhodných čísel. Testy prvočíselnosti.

8. Použití kryptografických knihoven.

9. Certifikáty. Šifrování TLS na síti.

10. Aktuální trendy v kryptografii.

Cíle studia:

Cílem předmětu je poskytnout základní teoretické znalosti a praktické dovednosti týkající se kryptografických systémů a jejich použití. Studenti porozumí principům základních kryptografických algoritmů a seznámí se se základy bezpečného progranmování a IT bezpečnosti. Pro studenty je klíčové pochopení pojmu bezpečnosti v kontextu matematických principů kryptografikých primitiv a jejích použití v složitějších sytémech. Studenti v rámci cvičení získají praktické dovednosti v používaní standardních kryptografických metod s důrazem na bepečnost a také se seznámí se základními postupy kryptoanalýzy. Cílem předmětu je také naučit studenty základním pravidlům managementu bezpečnosti a seznamit je s normami a právními aspekty bezpečnosti.

Studijní materiály:

1. Padhye S., Sahu R. A., Saraswat V. : Introduction to Cryptography. CRC Press, 2018. ISBN 9781138071537.

2. Aumasson J.-P. : Serious Cryptography. A Practical Introduction to Modern Encryption. No Starch Press, 2017. ISBN 978-1593278267.

3. Rosen K. H. : Elementary Number Theory (5th Edition). Addison Wesley, 2004. ISBN 321237072.

4. Sadler T. L. : Cybersecurity for Everyone: Securing Your Home or Small Business Network. Signalman Publishing, 2014. ISBN 9781940145365.

5. Paar CH., Pelzl J. : Understanding Cryptography. Springer, 2009. ISBN 3642446498.

Poznámka:

Chybí webová strana předmětu

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Bc. specializace Informační bezpečnost, 2021 (povinný předmět programu)
• Bc. specializace Manažerská informatika, 2021 (povinný předmět programu)
• Bc. specializace Počítačová grafika, 2021 (povinný předmět programu)
• Bc. specializace Počítačové inženýrství, 2021 (povinný předmět programu)
• Bc. program, pro fázi studia bez specializace, 2021 (povinný předmět programu)
• Bc. specializace Webové inženýrství, 2021 (povinný předmět programu)
• Bc. specializace Umělá inteligence, 2021 (povinný předmět programu)
• Bc. specializace Teoretická informatika, 2021 (povinný předmět programu)
• Bc. specializace Softwarové inženýrství, 2021 (povinný předmět programu)
• Bc. specializace Počítačové systémy a virtualizace, 2021 (povinný předmět programu)
• Bc. specializace Počítačové sítě a Internet, 2021 (povinný předmět programu)
• Bc. specializace Informační bezpečnost, 2024 (povinný předmět programu)
• Bc. program, pro fázi studia bez specializace, 2024 (povinný předmět programu)
• Bc. specializace Manažerská informatika, 2024 (povinný předmět programu)
• Bc. specializace Počítačová grafika, 2024 (povinný předmět programu)
• Bc. specializace Softwarové inženýrství, 2024 (povinný předmět programu)
• Bc. specializace Webové inženýrství, 2024 (povinný předmět programu)
• Bc. specializace Počítačové sítě a Internet, 2024 (povinný předmět programu)
• Bc. specializace Počítačové inženýrství, 2024 (povinný předmět programu)
• Bc. specializace Počítačové systémy a virtualizace, 2024 (povinný předmět programu)
• Bc. specializace Umělá inteligence, 2024 (povinný předmět programu)
• Bc. specializace Teoretická informatika, 2024 (povinný předmět programu)