计算机与网络安全专题：数字证书、

　　区块链等加密技术及其在软件开发

　　与信息传输中的应用【大学组】

　　开始日期：2023-10-28

　　课时安排：7周在线小组科研学习+5周不限时论文指导学习

　　Prerequisites

　　适合人群

　　适合年级(Grade)：大学生及以上

　　适合专业(Major)：

　　网络安全、信息安全、计算机科学、软件工程专业或对上述领域感兴趣的学生

　　学生需要了解计算机网络架构，具备微积分、线性代数及概率论与数理统计基础。

　　Instructor Introduction

　　导师介绍

　　Program Background

　　项目背景

　　密码学和网络安全正在潜移默化地影响着日常生活：大到金融和军事，小到微信和Whatsapp，不一而足。当你打算使用信用卡在网上购物结账时会发生什么?如何确保网络银行系统的安全?我们能否设计一种无法破译的密码?这些问题的答案，将在项目中一一为你揭晓。

　　密码学是一门古老的艺术。第二次世界大战期间，德军使用恩尼格玛密码机(Enigma)为信息加密传递情报。这一密码系统最终被一支由英国数学家组成的专门小组破译，盟军从此扭转了战局。人们普遍认为，它的破译使盟军的胜利提早了两年。计算机科学之父阿兰·图灵就是专门小组的一员。他发明了“Bombe”密码破解机，使用明文尝试所有可能的密钥。这台机器被视为现代计算机的先驱。

　　现代密码学不仅涉及密码和加密方案设计，还涵括数字签名、保障网上通信安全的密码协议和数字证书等。学生将通过学习上述部分内容建立起密码学的基础知识架构。

　　学生可以在导师给定的范围内自行选择研究课题并且完成研究。(可选范围：数字签名、比特币、加密方案和二战经典密码)

　　Program Description

　　项目介绍

　　项目将探索古典密码学与现代密码学的差别，讲授一次性密码本及其理论上的牢不可破性与局限性、模算数和数论、单向哈希函数、数字签名、堪称“现代经典密码”的对称密钥加密、密钥交换协议和数字认证等。学生将通过亲身实践，掌握密码学和网络安全基础理论，在项目结束时提交小组报告，进行成果展示。

　　个性化研究课题参考：

　　基于人工智能技术的密码算法分析方法

　　信息论安全MPC协议的通信复杂性研究

　　新型对称密码设计框架迭代

　　适用于区块链技术的高效证明协议

　　Syllabus

　　项目大纲

　　古典密码学与现代密码学初探Applications of modern cryptography, fixed-shift cipher, Caesar cipher, classical ciphers continued: Vigenere cipher, substitution cipher, homophonic cipher

　　一次性密码本与一次性消息认证码One-time pad, security analysis of one-time pad, tampering attacks on one-time pad, one-time message authentication code (MAC), security analysis, moving towards computational cryptography

　　模算数、数论与单向哈希函数Basics of number theory and modular arithmetic, discrete log problem, DDH problem, one-way hash functions, and etc

　　数字签名与对称密钥加密Digital signatures, symmetric key encryption, designing one-time digital signatures, problem of key management, and etc

　　密钥交换协议与数字证书Diffie-Hellman Key exchange, public-key encryption, El Gamal encryption, digital certificates, and etc.

　　项目回顾与成果展示Program Review and Presentation

　　论文辅导 Project Deliverables Tutoring

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　　Program Outcome

　　项目收获

　　4周在线小组科研学习+2周不限时论文指导学习 共125课时

　　项目报告

　　优秀学员获主导师Reference Letter

　　EI/CPCI/Scopus/ProQuest/Crossref/EBSCO或同等级别索引国际会议全文投递与发表指导(可用于申请)

　　结业证书

　　成绩单