Лекции

Лекции по курсу Математические основы защиты информации и информационной безопасности (МОЗИиИБ).

1 Формат лекционных занятий

Лекционные занятия по курсу строятся по определённому формату (см. Курс МОЗИиИБ. Структура лекций).

2 Список лекций

  1. Основные понятия информационной безопасности
    • Предмет информационной безопасности. Свойства компьютерной информации, важные с точки зрения информационной безопасности: конфиденциальность, целостность и доступность.
    • Угрозы информационной безопасности.
    • Каналы утечки информации.
    • Неформальная модель нарушителя.
    • Обзор стандартов и нормативно-правовой базы в сфере информационной безопасности.
  2. Элементы теории информации и кодирования
    • Сигналы, данные и методы получения информации. Свойства информации.
    • Количество информации как мера уменьшения неопределенности знаний. Алфавитный подход к вычислению количества информации.
    • Определение вероятности и основные правила вычисления количества информации.
    • Информационная модель Шеннона.
    • Формулы Шеннона и Хартли.
    • Понятие кода. Связь между информационной емкостью и средней длиной кода. Избыточность кодирования.
    • Метод сжатия по Хаффману. Код Хэмминга.
  3. Математические основы криптографии
    • Множества и отношения. Бинарные отображения.
    • Основная теорема арифметики. Алгоритм деления в Z.
    • Понятие группы. Изоморфизмы групп.
    • Понятие и свойства колец. Кольцо вычетов.
    • Понятие поля. Поля Галуа.
    • Кольца многочленов. Алгоритм деления в A[X]. Разложение в кольце многочленов. Неприводимые многочлены.
    • Модулярная арифметика.
    • Китайская теорема об остатках.
    • Эллиптические кривые.
  4. Симметричная криптография
    • Понятие симметричных алгоритмов шифрования.
    • Обзор классических симметричных алгоритмов. Моноафавитный шифр. Шифр Гронсфельда. Шифр Плейфейера. Шифр Хилла. Одноразовый блокнот. Перестановочные шифры.
    • Диффузия и коффузия. Схема Файстеля.
    • Алгоритмы генерации псевдослучайных последовательностей.
    • Обзор современных симметричных алгоритмов шифрования. Шифр DES. Шифр AES.
    • Режимы функционирования блочных шифров.
    • Скремблеры.
    • Виды криптоанализа симметричных алгоритмов.
  5. Асимметричная криптография
    • Особенности систем с открытым ключом.
    • Генерация простых чисел.
    • Тест простоты Миллера–Рабина.
    • Вероятностный тест простоты Соловея–Штрассена.
    • Полиномиальный критерий простоты AKS.
    • Извлечение квадратного корня в конечных полях.
    • Алгоритм RSA.
  6. Хэш-функции и аутентификация сообщений. Цифровая подпись
    • Понятие и свойства хэш-функции. Электронная шифровая подпись.
    • Алгоритм создания электронной цифровой подписи.
    • Алгоритм построения ЭЦП Эль-Гамаля.
    • Обзор современных отечественных и зарубежных стандартов шифрования и ЭЦП.
    • Понятия идентификации и аутентификации. Виды аутентификации. Типология протоколов аутентификации.
    • Строгая односторонняя аутентификация на основе случайных чисел. Строгая двусторонняя аутентификация на основе случайных чисел. Аутентификация на основе асимметричного алгоритма.
    • Протокол Kerberos.
    • Механизмы аутентификации при осуществлении подключений. Протокол PPP CHAP. Протокол PPP EAP. Стандарт IEEE 802.1x
    • Аутентификация в защищенных соединениях. Протоколы SSL, TLS, SSH, S-HTTP, SOCKS. Семейство протоколов IPSec.
  7. Алгоритм обмена ключами Диффи–Хеллмана
    • Понятие криптографического протокола.
    • Протоколы обмена ключами. Алгоритм Диффи-Хеллмана. Атака «человек посередине».
  8. Основные принципы построения защищённых систем
    • Меры противодействия угрозам безопасности.
    • Принципы построения систем защиты.
    • Понятие и назначение модели безопасности.
    • Модель дискреционного доступа. Модель Белла-ЛаПадулы. Ролевая модель контроля доступа.
    • Системы разграничения доступа.

3 Список лекций для работы

  1. Основные понятия информационной безопасности
  2. Традиционные шифры с симметричным ключом
    • Модульная арифметика, сравнения и матрицы
    • Традиционные шифры с симметричным ключом
  3. Современные шифры с симметричным ключом
    • Алгебраические структуры
    • Введение в основы современных шифров с симметричным ключом
  4. Практическое применение симметричного шифрования
    • Стандарт шифрования данных (DES)
    • Усовершенствованный стандарт шифрования (AES — Advanced encryption standard)
    • Шифрование, использующее современные шифры с симметричным ключом
  5. Криптография с ассимметричным ключом
    • Простые числа и уравнения сравнения
    • Криптография с ассимметричным ключом
  6. Целостность сообщения и установление подлинности сообщения
    • Целостность сообщения и установление подлинности сообщения
    • Криптографические хэш-функции
  7. Установление подлинности объекта
    • Цифровая подпись
    • Установление подлинности объекта
  8. Управление ключами
  9. Безопасность на прикладном уровне: PGP И S/MIME
  10. Безопасность на транспортном уровне: SSL И TLS
  11. Безопасность на сетевом уровне: IP SEC

4 Сценарный план лекций

4.1 Лекция № 1

Лекция состоит из двух тем:

4.1.1 Установочная лекция

  • Тема: Установочная лекция.
  • Цель: Ознакомить студентов с особенностями преподавания курса.
  1. Вводная часть

    • Содержание:
      • цели и задачи курса;
      • связь курса с другими изучаемыми курсами.
    • Вид подачи материала:
      • слайды;
      • демонстрация сайта LMS.
    • Цифровые средства:
      • проектор;
      • ноутбук;
      • средство проведения телеконференций.
    • Продолжительность: 5 минут.
  1. Особенности преподавания курса

    • Содержание:
      • основные разделы курса;
      • основные активности курса;
      • балльно-рейтинговая структура курса.
    • Вид подачи материала:
      • слайды;
      • демонстрация сайта LMS.
    • Цифровые средства:
      • проектор;
      • ноутбук;
      • средство проведения телеконференций.
    • Продолжительность: 30 минут.
  1. Заключительная часть

    • Содержание:
      • тезисное повторение информации об активностях и балльно-рейтинговой системе.
    • Вид подачи материала:
      • слайды;
      • демонстрация сайта LMS.
    • Цифровые средства:
      • проектор;
      • ноутбук;
      • средство проведения телеконференций.
    • Продолжительность: 5 минут.

4.1.2 Основные понятия информационной безопасности

  • Тема: Основные понятия информационной безопасности.
  • Цель: Напомнить основные понятия информационной безопасности.
  1. Вводная часть

    • Содержание:
      • тема лекции;
      • обзор материалов для самостоятельного изучения.
    • Вид подачи материала:
      • слайды;
      • демонстрация сайта LMS.
    • Цифровые средства:
      • проектор;
      • ноутбук;
      • средство проведения телеконференций.
    • Продолжительность: 5 минут.
  1. Основная часть лекции

    • Содержание:
      • Предмет информационной безопасности.
      • Свойства компьютерной информации, важные с точки зрения информационной безопасности:
        • конфиденциальность,
        • целостность,
        • доступность.
      • Угрозы информационной безопасности.
      • Каналы утечки информации.
      • Обзор стандартов и нормативно-правовой базы в сфере информационной безопасности.
    • Вид подачи материала:
      • слайды.
    • Цифровые средства:
      • проектор;
      • ноутбук;
      • средство проведения телеконференций.
    • Продолжительность: 30 минут.
  1. Заключительная часть

    • Содержание:
      • подведение итогов;
      • краткое обобщение основных положений;
      • формулирование выводов;
      • озвучивание следующей темы занятия;
      • обзор материалов для самостоятельного изучения для следующей темы;
      • советы по самостоятельной работы по подготовке к следующему занятию.
    • Вид подачи материала:
      • слайды;
      • демонстрация сайта LMS.
    • Цифровые средства:
      • проектор;
      • ноутбук;
      • средство проведения телеконференций.
    • Продолжительность: 5 минут.

4.2 Лекция № 2

4.3 Лекция № 3

4.4 Лекция № 4

4.5 Лекция № 5

4.6 Лекция № 6

4.7 Лекция № 7

4.8 Лекция № 8

Предыдущий
Следующий