Politechnika Warszawska - Centralny System UwierzytelnianiaNie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

Realizacja algorytmów ochrony informacji

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 103A-TLTIC-MSP-RAOI Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Realizacja algorytmów ochrony informacji
Jednostka: Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych
Grupy: ( Przedmioty techniczne )---EITI
( Przedmioty zaawansowane )-Teleinformatyka i cyberbezpieczeństwo-mgr.-EITI
( Przedmioty zaawansowane )-Telekomunikacja-dr.-EITI
( Przedmioty zaawansowane techniczne )--mgr.-EITI
Punkty ECTS i inne: 5.00
Język prowadzenia: polski
Jednostka decyzyjna:

103000 - Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych

Kod wydziałowy:

RAOI

Numer wersji:

1

Skrócony opis:

Przedmiot ma na celu zapoznanie słuchaczy z istniejącymi problemami dotyczącymi: budowy, analizy i implementacji algorytmów wykorzystywanych w celu skutecznej ochrony informacji w systemach teleinformatycznych. Podczas wykładu zostaną zaprezentowane podwaliny historyczne omawianej dziedziny, w tym dotyczące złamania szyfru Enigmy przez polskich kryptologów, oraz klasyczne zagadnienia z obszaru algorytmów stosowanych w kryptografii symetrycznej i asymetrycznej, jak i szereg metod ataku na istniejące systemy. Duży nacisk zostanie położony na istotne i aktualne zagadnienia, takie jak: wykorzystanie równoległych algorytmów-systemów o wysokiej wydajności, bezpieczeństwo przetwarzania danych w chmurze obliczeniowej, obliczenia i komputery kwantowe oraz kryptografia typu post-kwantum.

Równolegle do wykładów, prowadzone będą laboratoria, których głównym celem będzie czytelna ilustracja omawianych zagadnień. W odniesieniu do klasycznych tematów kryptografii i (...)

Pełny opis:

Przedmiot ma na celu zapoznanie słuchaczy z istniejącymi problemami dotyczącymi: budowy, analizy i implementacji algorytmów wykorzystywanych w celu skutecznej ochrony informacji w systemach teleinformatycznych. Podczas wykładu zostaną zaprezentowane podwaliny historyczne omawianej dziedziny, w tym dotyczące złamania szyfru Enigmy przez polskich kryptologów, oraz klasyczne zagadnienia z obszaru algorytmów stosowanych w kryptografii symetrycznej i asymetrycznej, jak i szereg metod ataku na istniejące systemy. Duży nacisk zostanie położony na istotne i aktualne zagadnienia, takie jak: wykorzystanie równoległych algorytmów-systemów o wysokiej wydajności, bezpieczeństwo przetwarzania danych w chmurze obliczeniowej, obliczenia i komputery kwantowe oraz kryptografia typu post-kwantum.




Równolegle do wykładów, prowadzone będą laboratoria, których głównym celem będzie czytelna ilustracja omawianych zagadnień. W odniesieniu do klasycznych tematów kryptografii
i kryptoanalizy zostanie wykorzystane środowisko: Cryptool (patrz portal: https://www.cryptool.org/en/) oraz przykłady w nim zawarte. W przypadku historii złamania Enigmy - Enigma Simulator. W kontekście nowych, aktualnych zagadnień kryptologii zostaną wykorzystane środowiska, takie jak: Sage, (http://www.sagemath.org) i Magma (http://magma.maths.usyd.edu.au/magma/), oraz język: Cryptol firmy Galois (galois.com). Dla osób które będą zainteresowane implementacją sprzętową rozważanych algorytmów dostępne będą środowiska firmy Intel-Altera: Quartus i OpenCL.




Ważnym elementem przedmiotu jest projekt, który obejmuje następujące części:


  • wybór i definicja problemu, analiza źródeł,

  • opracowanie wstępnego rozwiązania,

  • projekt i implementacja programowo-sprzętowa,

  • testowanie uzyskanego rozwiązania,

  • wykonanie dokumentacji projektowej,

  • krytyczna analiza uzyskanych wyników.



Treść wykładu

  1. Algorytmy arytmetyczne: sumujące, drzewa Wallace`a.

  2. Algorytmy mnożące, metoda Karatsuby, sieci sortujące.

  3. Implementacja szybkiej transformaty Fouriera, zastosowanie twierdzenia o splocie.

  4. Szyfry i ich historia, oraz o tym jak doszło do złamania szyfru Enigmy.

  5. Algorytmy asymetryczne: Diffiego-Hellman i RSA, ElGamala. Ataki na te systemy.

  6. Obliczenia w ciałach skończonych, na krzywych eliptycznych, redukcja Montgomerego.

  7. Algorytmy symetryczne: DES, AES. Ataki - metody: różnicowe, liniowe i algebraiczne.

  8. Funkcje skrótu. Ataki na funkcje skrótu, metoda tęczowych tablic.

  9. Komputery kwantowe. Kwantowa QFT. Algorytm faktoryzacji liczb Shora.

  10. Kody korygujące błędy. Kody typu: BCH , Reeda-Salomona, oraz Reeda-Mullera.

  11. Architektura koderów i dekoderów BCH i RS.

  12. Bezpieczeństwo obliczeń w chmurze. FHE, Kryptografia bazująca na kratach, NTRU.

  13. Implementacja tablic routingu z wykorzystaniem struktur LC-trie.

  14. Systemy IDS. Wyszukiwanie wzorców: automaty, KMP, Aho-Corasica, KR, filtry Blooma.

  15. Metody formalnej weryfikacji. Logiki temporalne: LTL, CTL. Problemy NPC, SAT-solvery.




Zakres laboratorium

  1. Budowa szyfrów symetrycznych: strumieniowych i blokowych (DES, AES).

  2. Metody kryptoanalizy szyfrów blokowych (różnicowa, liniowa).

  3. Algebraiczne metody kryptoanalizy.

  4. Omówienie szyfru blokowego CTC oraz zasad konkursu dla studentów.

  5. Ciała skończone, szyfry asymetryczne: RSA, ElGamal (oraz ataki na nie).

  6. Kryptografia bazująca na teorii krat teorio-liczbowych (metody typu post-quantum).

  7. Sieci typu VPN, protokoły, analiza budowy i ich działania.

  8. Infrastruktura PKI, certyfikaty, protokół X.509, listy CRL. Rozstrzygnięcie konkursu.




Zakres projektu
Projekt programowo-sprzętowy, a w tym:

  1. Analiza wstępna: precyzyjne wskazanie i definicja badanego problemu, krytyczna analiza istniejących, aktualnych otwartych i komercyjnych jego rozwiązań (programowych, sprzętowych i mieszanych).

  2. Opracowanie wstępnego prototypu rozwiązania, na przykład stworzenie modelu symulacyjnego (w środowisku Matlab lub programowo).

  3. Projekt i implementacja programowo-sprzętowa, uruchomienie na wybranych platformach sprzętowych.

  4. Testowanie, z wykorzystanie modelu symulacyjnego.

  5. Dokumentacja projektu, opis: problemu i jego rozwiązania, oraz testowania.

  6. Krytyczną analizę uzyskanych wyników.

  7. Uwagi realizacyjne:

    • Część 1 projektu jest przedstawiana w pierwszym miesiącu semestru,

    • Część 2 projektu jest przedstawiana w drugim miesiącu semestru,

    • Części 3 i 4 projektu są prezentowane przed końcem semestru,

    • Części 5 i 6 projektu są prezentowane w czasie egzaminu końcowego.



Poprzedniki
Typ poprzednikaNr poprzednikaKod poprzednikaNazwa poprzednika
Zalecany1103D-ELEIK-ISP-UCYFUkłady cyfrowe
Zalecany1103C-ELEIK-ISP-UCYFUkłady cyfrowe


Przedmioty podobne
Kod przedmiotuNazwa przedmiotuDyskonto ECTS
103A-TLTLK-MSP-IMASImplementacja algorytmów w strukturach FPGA5

Literatura:


  1. Zbiór aktualnych materiałów (pliki w formacie pdf):


    • w zakresie tematyki omawianej podczas wykładu, oraz

    • związanych merytorycznie z projektem.


  2. Książki:

  3. [1] Ch. Swenson: Modern Cryptanalysis, Wiley;

    [2] T. W. Cusick, P. Stanica: Cryptographic Boolean Functions and Applications, Acad. Press;

    [3] R. E. Blahut: Cryptography and Secure Communication, Cambridge Univ. Press;

    [4] Ç. K. Koc (Ed.): Cryptographic Engineering, Springer;

    [5] F. Rodríguez-Henríquez, N. A. Saqib, A. Díaz-Pérez and Ç. K. Koç: Cryptographic Algorithms on Reconfigurable Hardware, Springer;

    [6] A. Chrzęszczyk, Algorytmy teorii liczb i kryptografii, BTC;

  4. Oprogramowanie:

  5. Środowiska:

    - Cryptool (patrz portal: https://www.cryptool.org/en/),

    - Sage (http://www.sagemath.org),

    - Magma (http://magma.maths.usyd.edu.au/magma/),

    - oraz język: Cryptol firmy Galois (galois.com).

    Dla osób które będą zainteresowane implementacją sprzętową rozważanych algorytmów dostępne będą środowiska firmy Intel-Altera: Quartus i OpenCL.

Metody i kryteria oceniania:

Egzamin końcowy będzie prowadzony w formie rozmowy na temat zagadnień poruszanych w trakcie wykładu, wymagających zarówno syntezy nabytej wiedzy jak i umiejętności analizy wybranych zagadnień - w tym kreatywnego rozwiązywania problemów.

W finalnej ocenie będzie uwzględnia ocena z laboratorium. Ta zaś będzie sumą: ocen cząstkowych opracowanych przez studenta sprawozdań (w tym: wyniku z konkursu) oraz będzie związana z aktywnością studenta podczas wymienionych zajęć.

Ocena wykonanego projektu, całości jak i każdego z etapów, w formie rozmowy - analizy danego etapu projektu.

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2020/2021 - sem. zimowy" (jeszcze nie rozpoczęty)

Okres: 2020-10-01 - 2021-02-19
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Projekt, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Piotr Sapiecha
Prowadzący grup: Piotr Sapiecha
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103600 - Instytut Telekomunikacji

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2019/2020 - sem. letni" (w trakcie)

Okres: 2020-02-22 - 2020-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Projekt, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Piotr Sapiecha
Prowadzący grup: Piotr Sapiecha
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103600 - Instytut Telekomunikacji

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2019/2020 - sem. zimowy" (zakończony)

Okres: 2019-10-01 - 2020-02-21
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Projekt, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Piotr Sapiecha
Prowadzący grup: Piotr Sapiecha
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103600 - Instytut Telekomunikacji

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2018/2019 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2019-02-18 - 2019-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Projekt, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Piotr Sapiecha
Prowadzący grup: Piotr Sapiecha
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103600 - Instytut Telekomunikacji

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2018/2019 - sem. zimowy" (zakończony)

Okres: 2018-10-01 - 2019-02-17
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Projekt, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Piotr Sapiecha
Prowadzący grup: Piotr Sapiecha
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103600 - Instytut Telekomunikacji

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2017/2018 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2018-02-19 - 2018-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Projekt, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Piotr Sapiecha
Prowadzący grup: Piotr Sapiecha
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103600 - Instytut Telekomunikacji

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2017/2018 - sem. zimowy" (zakończony)

Okres: 2017-10-01 - 2018-02-18
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 60 miejsc więcej informacji
Projekt, 15 godzin, 60 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 60 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Piotr Sapiecha
Prowadzący grup: Piotr Sapiecha
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103600 - Instytut Telekomunikacji

Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Politechnika Warszawska.