Biztonságmérnöki és kriptográfiai kurzus

1. óra • Biztonságtervezési életciklus

A biztonsági tevékenységek leképezése a szoftverfejlesztési életciklus egyes fázisaira. Meghatározza a folyamatkontextust az összes később tanított műszaki kontroll számára.

2. óra • Támadói gondolkodásmód és ellenséges modellek

Vizsgálja a támadók motivációit, képességeit és taktikáit a védelmi tervezés támogatására. Kialakítja a támadói gondolkodásmód iránti empátiát, mint alapvető tervezési készséget.

3. óra • Alapvető biztonsági elvek és fogalmak

Bemutatja a bizalmasságot, integritást, rendelkezésre állást és a letagadhatatlanságot, mint tervezési hajtóerőket. Összekapcsolja az alapelveket a kurzus minden későbbi tervezési döntésével.

4. óra • Biztonsági követelménymérnökség

Lefedi a biztonsági követelmények érintettektől való kinyerését, dokumentálását és validálását. Összekapcsolja a követelményeket az ellenőrizhető kontrollokkal és átvételi feltételekkel.

1. óra • Valószínűség- és információelmélet

Entrópiát, véletlenszerűséget és valószínűségi biztonsági definíciókat tanít. A biztonsági bizonyításokat és a kulcstérelemzést szigorú információelméleti fogalmakra alapozza.

2. óra • Számítási komplexitás a kriptográfiában

A kriptográfiai biztonságot alátámasztó nehézségi feltevéseket és komplexitási osztályokat magyarázza. Lehetővé teszi a hallgatók számára, hogy értékeljék, egy séma biztonsága megalapozott-e.

3. óra • Moduláris aritmetika és számelmélet

Moduláris műveleteket, kongruenciákat és a prímszámok tulajdonságait tárgyalja, amelyek elengedhetetlenek a kriptográfiához. Biztosítja a számtani eszközkészletet minden szimmetrikus és aszimmetrikus algoritmushoz.

1. óra • Klasszikus és történelmi rejtjelek

Helyettesítő, transzpozíciós és Vigenère-rejtjelek áttekintése az alapvető gyengeségek bemutatására. A történelmi kriptoanalízisen keresztül motiválja a modern tervezési követelményeket.

2. óra • Blokk-rejtjel tervezés és AES

Helyettesítő-permutációs hálózatokat, Feistel-struktúrákat és az AES belső felépítését vizsgálja. Biztosítja a blokk-rejtjelek biztonságának értékeléséhez szükséges strukturális ismereteket.

3. óra • Hitelesített titkosítási sémák

Integrálja a bizalmasságot és integritást kombinált AEAD-konstrukciókba, mint az AES-GCM és a ChaCha20-Poly1305. Összekapcsolódik a későbbi fejezetek biztonságosprotokoll-tervezésével.

4. óra • Működési módok

Lefedi az ECB, CBC, CTR, GCM és más módokat biztonsági tulajdonságaikkal és hibás eseteikkel együtt. Lehetővé teszi a helyes mód kiválasztását meghatározott bizalmassági és integritási igényekhez.

1. óra • RSA kriptorendszer

Az RSA levezetése az egész számok faktorizációjának nehézségéből, kulcsgenerálás, titkosítás és aláírás tárgyalása. Kiemeli a padding-követelményeket és a gyakori implementációs buktatókat.

2. óra • Digitális aláírások és letagadhatatlanság

Aláírásbiztonsági modellek formalizálása, a DSA, EdDSA és vak aláírások tárgyalása. Összekapcsolja az aláírási sémákat az azonosítási és letagadhatatlansági követelményekkel.

3. óra • Kulcs-befoglalás és hibrid titkosítás

Az aszimmetrikus kulcsszállítás és a szimmetrikus titkosítás kombinálása a gyakorlati adatvédelem érdekében. Felkészíti a hallgatókat a TLS-ben és biztonságos üzenetküldésben használt hibrid rendszerek tervezésére.

4. óra • Elliptikus görbe kriptográfia

Elliptikus görbe csoportok, ECDH és ECDSA tárgyalása a görbe kiválasztásának és biztonságának hangsúlyozásával. Hatékonysági előnyök bemutatása az RSA-val szemben azonos biztonsági szinteken.

1. óra • SHA család és modern hash algoritmusok

Az SHA-1 gyengeségeinek, az SHA-2 belső felépítésének és az SHA-3 szivacstervezésének tárgyalása. Algoritmusválasztás irányítása biztonsági követelmények és teljesítménykorlátok alapján.

2. óra • Jelszó-hashelés és kulcslevezetés

A bcrypt, scrypt, Argon2 és PBKDF2 tárgyalása jelszótároláshoz és kulcsnyújtáshoz. Memóriaigényesség és párhuzamosság-ellenállás kezelése az offline támadásokkal szemben.

3. óra • Hash függvény tulajdonságai és tervezés

Előkép-, második előkép- és ütközés-ellenállás definiálása formális biztonsági modellekkel. Meghatározza azokat a tulajdonságokat, amelyektől minden későbbi hash-alkalmazás függ.

4. óra • Elköteleződési sémák és zéró ismeretű alapjai

Hash-alapú elköteleződések és a zéró ismeretű bizonyítások alapgondolatának bemutatása. Összekapcsolja ezeket a primitíveket a későbbi fejezetek adatvédelmet biztosító protokolltervezésével.

1. óra • Tanúsítvány-életciklus kezelés

Kiállítási, megújítási, visszavonási és lejárati munkafolyamatok tanítása az üzemelő PKI-hoz. Az életciklus-hiányosságok összekapcsolása valós üzemzavarokkal és biztonsági eseményekkel.

2. óra • X.509 tanúsítványok és tanúsítványkiadók

Tanúsítványstruktúra, kiterjesztések és a CA-hierarchia tervezése a bizalom kialakításához. Biztosítja a PKI-telepítési döntésekhez szükséges strukturális ismereteket.

3. óra • Kulcsegyeztetési protokollok és rotáció

TLS 1.3 kulcsütemezés, Signal protokoll pattogtatása és automatizált kulcsrotációs stratégiák tárgyalása. Felkészíti a hallgatókat az előretekintő titkosságú és betörés-helyreállító kulcskezelés implementálására.

4. óra • Bizalmi modellek és bizalmi hálózat

A hierarchikus PKI, a bizalmi hálózat és a DANE bizalmi modellek összehasonlítása biztonsági kompromisszumaikkal. Lehetővé teszi a megalapozott bizalmi architektúra döntéseket különböző telepítési kontextusokhoz.

1. óra • Protokollbiztonsági célok és fenyegetési modellek

Hitelesítési, titkossági és integritási célok definiálása a Dolev-Yao ellenséges modellben. Az összes későbbi protokollelemzést egységes formális fenyegetési kontextusba helyezi.

2. óra • Gyakori protokolltámadások

Visszajátszásos, tükrözéses, középszemélyes és lefokozó támadások vizsgálata konkrét példákkal. Kialakítja a protokollimplementációk megerősítéséhez szükséges támadói elemzési készséget.

3. óra • TLS és biztonságos szállítási protokollok

A TLS 1.3 kézfogásának, rekordrétegének és lefokozás elleni védelmének mélyreható elemzése. A protokoll belső működésének összekapcsolása a korábbi fejezetek kriptográfiai primitívjeivel.

4. óra • Formális protokoll-ellenőrzési módszerek

ProVerif, Tamarin és BAN-logika bemutatása automatizált protokollhelyesség-bizonyításokhoz. Demonstrálja, hogy a formális eszközök hogyan fedezik fel a manuális elemzés által nem észlelt hibákat.

1. óra • Kriptográfiai implementációs sebezhetőségek

Időzítési mellékcsatornák, padding-orákulum támadások és hibabeadás tárgyalása kriptográfiai kódban. Az implementációs hibák összekapcsolása a korábbi fejezetek elméleti primitívjeivel.

2. óra • Kriptográfiai API-tervezés és helytelen használat

Gyakori API-tervezési hibák elemzése, amelyek helytelen használathoz vezetnek, beleértve a kulcsok összetévesztését és a nonce kiszivárgását. Útmutatás azon API-k tervezéséhez, amelyeket nehéz helytelenül használni.

3. óra • Mellékcsatorna-elemzési technikák

Teljesítményelemzés, elektromágneses elemzés és akusztikus mellékcsatornák tanítása hardver ellen. Felkészíti a hallgatókat a kriptográfiai eszközök fizikai biztonságának értékelésére.

4. óra • Kriptográfiai agilitás és migráció

Algoritmus-egyeztetés, elavulástervezés és migrációs stratégiák tanítása elöregedő kriptográfiai rendszerekhez. Felkészíti a hallgatókat a hosszú élettartamú rendszerek kezelésére az algoritmusátmenetek során.