Kryptologie a kvantové počítání

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra informační bezpečnosti

Anotace:

Obsahem předmětu jsou metody a algoritmy kryptologie a jejich vztah ke kvantovému počítání. V prvních úvodních přednáškách budou studenti seznámeni se základními principy a algoritmy kryptografie. V návaznosti na tato témata budou studenti seznámeni se základními kryptoanalytickými metodami. Pak budou uvedeny některé kryptoanalytické algoritmy běžící na kvantových počítačích. V souvislosti s tím bude diskutován problém bezpečností souvisejících kryptografických schémat. Další přednášky se budou věnovat postkvantovým algoritmům. Poslední přednášky se zabývají kryptosystémy využívajícími kvantových jevů.

Požadavky:

Osnova přednášek:

1. Bezpečnost kryptografických systému, teorie informaci a teorie složitosti.

2. Symetrická kryptografie blokové šifry, operační módy.

3. Symetrická kryptografie proudové šifry.

4. Asymetrická kryptografie DH, RSA, ElGamal, ECC digitální podpis.

5. Hashovací funkce, náhodné generátory.

6. Kryptoanalýza lineární a diferenciální.

7. Kryptoanalýza algebraická, Gröbnerovy báze.

8. Groverův algoritmus, Shorův algoritmus a jejích význam pro bezpečnost.

9. Postkvantová kryptografie multivariační kryptografie.

10. Postkvantová kryptografie lattice-based kryptografie.

11. Postkvantová kryptografie kryptografie založená na kódu (McEliece).

12. Protokoly BB84, B92 a Ekertův protokol, QKD.

13. Kvantová autentizace a podpis.

Osnova cvičení:

Není dosud vyplněno.

Cíle studia:

Obsahem předmětu jsou metody a algoritmy kryptologie a jejich vztah ke kvantovému počítání. V prvních úvodních přednáškách budou studenti seznámeni se základními principy a algoritmy kryptografie. V návaznosti na tato témata budou studenti seznámeni se základními kryptoanalytickými metodami. Pak budou uvedeny některé kryptoanalytické algoritmy běžící na kvantových počítačích. V souvislosti s tím bude diskutován problém bezpečností souvisejících kryptografických schémat. Další přednášky se budou věnovat postkvantovým algoritmům. Poslední přednášky se zabývají kryptosystémy využívajícími kvantových jevů.

Studijní materiály:

1.

Cox, D. A., Little, J., OShea, D.: Ideals, Varieties, and Algorithms: An Introduction to Computational Algebraic Geometry and Commutative Algebra

Springer 2013, ISBN 978-3-319-16720-6

2.

Peikert, Ch.: A decade of lattice cryptography. Foundations and trends in theoretical computer science 10, no. 4

Foundations and Trends® in Theoretical Computer Science 2016, https://doi.org/10.1561/0400000074

3.

Swenson, Ch.: Modern cryptanalysis: techniques for advanced code breaking

John Wiley & Sons 2008, ISBN 9781118428627

4.

Aumasson, J. P.: Serious Cryptography: A Practical Introduction to Modern Encryption, 2nd Edition

No Starch Press 2024, ISBN 978-1-59327-826-7

5.

Paar, Ch., Pelzl, J., Preneel, B.: Understanding Cryptography: A Textbook for Students and Practitioners, 1st Edition

Springer 2010, ISBN 978-3-642-04100-6

6.

Zeng, G.: Quantum Private Communication

Springer 2010, ISBN 13: 978-3642032950

Poznámka:

Informace o předmětu a výukové materiály naleznete na https://courses.fit.cvut.cz/QNI-KKP

Další informace:

https://courses.fit.cvut.cz/QNI-KKP

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Kvantová informatika (povinný předmět programu)