Bezpieczeństwo danych

103000 - Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych

BDAN

1

Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z problematyką bezpieczeństwa danych w czasie ich przechowywania i przesyłania, a także z pewnymi aspektami bezpieczeństwa danych przetwarzanych. Podstawą stosowanych metod bezpieczeństwa jest kryptografia, zatem zagadnienia z nią związane są linia przewodnią wykładu. Omawiane są podstawowe algorytmy kryptograficzne i ich zastosowania do budowy protokołów kryptograficznych i realizacji usług bezpieczeństwa. Przedstawiane treści są uzupełnione o inne metody stosowane w bezpieczeństwie danych (steganografia, bezpieczeństwo fizyczne i organizacyjne), jak również o aspekt społecznościowy cyberbezpieczeństwa.

Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z problematyką bezpieczeństwa danych w czasie ich przechowywania i przesyłania, a także z pewnymi aspektami bezpieczeństwa danych przetwarzanych. Podstawą stosowanych metod bezpieczeństwa jest kryptografia, zatem zagadnienia z nią związane są linia przewodnią wykładu. Omawiane są podstawowe algorytmy kryptograficzne i ich zastosowania do budowy protokołów kryptograficznych i realizacji usług bezpieczeństwa. Przedstawiane treści są uzupełnione o inne metody stosowane w bezpieczeństwie danych (steganografia, bezpieczeństwo fizyczne i organizacyjne), jak również o aspekt społecznościowy cyberbezpieczeństwa.

Treść wykładu

1. Wstęp do ochrony danych (2 godz.)
   Potrzeba i cel ochrony danych, zasady postępowania z danymi i nośnikami danych, przegląd metod ochrony w czasie przechowywania, przesyłania i przetwarzania danych; wprowadzenie do kryptografii z uwagami historycznymi, hasła i klucze.
2. Kryptografia bezkluczowa i symetryczna, elementy kryptoanalizy (6 godz.)
   Integralność danych i kryptograficznie bezpieczne funkcje skrótu, przykłady funkcji skrótu (SHA-1,2,3); szyfry symetryczne, szyfry blokowe i tryby pracy szyfrów blokowych, przykłady szyfrów blokowych (DES, AES); konstrukcje kryptograficzne z wykorzystaniem funkcji skrótu (MAC, hash trees) i szyfrów blokowych (Davies-Mayer). Elementy kryptoanalizy szyfrów blokowych (klasyfikacja ataków, analiza liniowa i różnicowa).
3. Steganografia i maskowanie danych (2 godz.)
   Steganografia i maskowanie w zbiorach danych, steganogrfia obrazu i dźwięku, steganografia w językach znaczników, przykłady wykorzystania steganografii i maskowania danych, wykrywanie steganografii i ochrona przed steganografią w danych.
4. Uzgodnienie klucza i kryptografia asymetryczna (6 godz.)
   Protokół Diffie-Hellmana, wersje protokołu uzgodnienia klucza, kryptografia asymetryczne: RSA, ElGamal, krzywe eliptyczne, podpisy cyfrowe z dodatkowymi możliwościami, proste zastosowania kryptografii asymetrycznej.
5. Podpis elektroniczny (2 godz.)
   Podpis elektroniczny według standardów i według ustawodawstwa, usługi realizowane z wykorzystaniem podpisu elektronicznego: znakowanie czasem, certyfikaty, niezaprzeczalność i zaprzeczalność.
6. Prywatność danych (2 godz.)
   Uwarunkowania prawne i kontekst bezpieczeństwa. Rozwiązania kryptograficzne: anonimowość, odwoływalna anonimowość, pseudonimowość i wirtualna tożsamość. Zbieranie danych, gromadzenie danych przetworzonych, rozpowszechnianie danych, inwazje w zakresie prywatności i ich skutki, inżynieria społeczna i media społecznościowe.
7. Dostęp do danych i protokoły kryptograficzne (4 godz.)
   Uwierzytelnienie: kryptograficzne protokoły uwierzytelnienia, biometria, dowody z wiedza zerową; protokoły podziału sekretu, bezpieczne obliczenia rozproszone. Bezpieczny dostęp do danych, modele dostępu: DAC, MAC, RBAC, ABAC, itd.
8. Kryptoanaliza i wykorzystanie obliczeń kwantowych (2 godz.)
   Kryptoanaliza algorytmów asymetrycznych: metody faktoryzacji i obliczania logarytmu dyskretnego; algorytm Shora i jego kwantowa wersja, wykorzystanie obliczeń kwantowych w kryptografii.
9. Kryptografia postkwantowa i nowe kierunki w kryptografii (2 godz.)
   Wykorzystanie algorytmów symetrycznych do podpisu elektronicznego, kryptografia na kratach, kryptografia wielomianowa, metody szyfrowania obraz (układy chaotyczne, kryptografia DNA).
10. Ochrona zasobów danych przechowywanych (2 godz.)
    Bazy i repozytoria danych, chmury obliczeniowe; ochrona danych w systemach baz danych, statystyczne bazy danych, ochrona danych na stronach www i w urządzeniach mobilnych.

Zakres projektu

Projekt polega na zaprojektowaniu i oprogramowaniau bezpiecznej aplikacji przetwarzającej dane.

Projekt będzie obejmował: ustalenie tematu, zebranie i analizę literatury dotyczącej tematyki projektu, zaplanowanie własnego rozwiązania, implementację i testy rozwiązania, prezentację wyników w grupie projektowej.

W ramach projektu przewidziane są dwa zadania laboratoryjne:

1. Zapoznanie się z profesjonalnymi bibliotekami kryptograficznymi w podstawowych językach programowania (java, C++, python), ich uruchomienie i wykonanie podstawowych obliczeń matematycznych; prezentacja wyników na seminarium w grupie projektowej.
2. Zapoznanie się z narzędziami do testowania protokołów kryptograficznych, przeprowadzenie testów bezpieczeństwa wybranych protokołów; prezentacja wyników na seminarium w grupie projektowej.

Literatura:

1. Książki z kryptografii z serii WN-T TAO.
2. Prezentacje do wykładów.
3. Aktualna literatura podawana na wykładzie.

Oprogramowanie:

1. Biblioteki kryptograficzne zrealizowane w ramach międzynarodowych projektów naukowych lub z publicznie dostępnych repozytoriów uczelnianych.
2. System do analizy bezpieczeństwa lub poprawności protokołów kryptograficznych, np. Avispa.

Sprawdzanie założonych efektów kształcenia realizowane jest przez:

• ocenę wiedzy i umiejętności związanych z realizacją zadań laboratoryjnych – ocenę sprawozdań i prezentacji z realizacji zadań;
• ocenę wiedzy i umiejętności związanych z realizacją zadań projektowych – ocena prezentacji i raportu z realizacji zadania;
• ocenę wiedzy i umiejętności wykazanych na egzaminie pisemnym o charakterze problemowym oraz – w przypadkach wątpliwości co do oceny – na egzaminie ustnym.