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    [第1课]密码的起源

    本讲从远古时代的古人类使用的原始符号、描绘的岩画、发明的计数系统以及“斐斯托斯圆盘”未解之谜入手,循序渐进地介绍了各种宗教流派中使用的具有隐喻功能的宗教符号、艺术作品中所隐藏的信息、古代语言隐写术,然后介绍了达·芬奇的作品“蒙娜丽莎”中所暗藏的玄机——“蒙达丽莎之眼”,还介绍了达·芬奇创立的镜像隐写术以及他发明的“密码筒”。通过这些故事的讲解,让学生了解到密码学的发展及演进历史,深刻地体会到密码文化的博大精深和密码历史的源远流长。

    [第2课] 古典密码

    古典密码是现代密码学的原型。本讲以恺撒密码(Caeser Cipher)、维吉尼亚密码(Vigenère Cipher)、普莱费尔密码、费纳姆密码和置换密码等著名的古典密码为例,揭示了古典密码中所采用的单表代换、多表代换、多字母代换、置换和“一次一密”等基本的加密和解密原理。虽然古典密码在今天看来非常简单,但它们却深刻反映出Shannon提出的“扩散”和“混淆”的现代密码学思想。让学生了解古典密码的工作原理,可以帮助学生理解现代密码的设计原理,开启学生探索密码世界的好奇心。

    [第3课] 机械密码

    在计算机发明之前,人们主要依赖于手工和机械编码对机密信息进行加密保护。本讲以第二次世界大战期间德国使用的恩尼格玛(Enigma)密码机、日本使用的“紫色”密码机为例,讲述了机械密码的工作原理。此后,又以波兰、英国、法国、美国等同盟国对德日密码机的破译为例,向学生展示了盟军破译敌军密码的艰辛过程,让学生在故事中认识到加密与破译的对抗在现代战争中所起的关键作用,深切感受到机械密码存在的先天安全缺陷。

    [第4课] 现代密码

    在计算机发明之后,人类便进入了数字时代,密码学也走进现代密码学时代。本讲以美国向全球公布了第一个对称(单钥)分组数据加密标准算法DES和新一代数据加密标准AES为例,用生活中“揉面团”的例子简要介绍了对称分组加密算法的设计原理和思想。此后,又以非对称(双钥)加密算法RSA、Diffie-Hellman、椭圆曲线密码体制(ECC)为例,深入浅出地阐述了公钥密码的设计原理,让学生理解并掌握现代密码学的基本概念和基础理论,了解对称加密算法和非对称加密算法各自的优缺点和使用方法。

    [第5课] 密码破译

    密码破译属于密码学的另一个重要的分支——密码分析学的范畴。本讲主要是根据美国密码专家雅德利所撰写的著作《中国密室》(中译本名称《民国密码战》)中讲述的一个真实故事,介绍了民国政府邀请的密码专家雅德利在重庆帮助国民党军统特务破译日军密码的动人故事,让学生在故事中体会雅德利破译日军密电的基本方法。此后,本讲也简要介绍了针对现代密码的常见攻击与分析方法,诸如差分分析、线性分析、插值攻击等。

    [第6课] 密码的未来

    随着量子计算机的发明,现在认为安全的密码体制将彻底失去安全性。本讲从量子的基本概念和具有的特性讲起,介绍了量子计算机所具有的强大计算能力和存储能力。然后,介绍了量子密码的工作原理,介绍了中国科技大学等科研单位以及国外的科研机构在长距离量子密钥传递(QKD)方面取得的进展,以及国内外量子通信的应用情况,也指出了量子密码尚存在的问题。最后,简单介绍了未来将出现的DNA密码技术。让学生了解密码学发展的趋势,可以拓宽学生的视野,激发学生深入探索未来密码奥秘的欲望。

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    学校:北京航空航天大学

    讲师:刘建伟

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    类型:计算机 中国大学视频公开课 科技

    课程简介:主讲人以密码演进史为轴线,从密码的起源开始,引用大量有关密码编码与密码破译的故事,采用风趣的语言并配以设计精美的幻灯片,深入浅出地阐述了深奥莫测、晦涩难懂的密码学原理,让学生在近乎娱乐的气氛中体会密码学的无穷奥妙与魅力,以启迪学生丰富的想象力和创造力,激发学生探究密码世界的热情,提高学生未来投身我国密码学和信息安全科研工作的兴趣,并为学生在后续课程中深入学习密码学理论和信息安全技术打下坚实的基础。

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