Curs de criptografie și criptanaliză

Lecția 1 • Taxonomia primitivelor criptografice

Clasifică cifrurile, funcțiile hash și protocoalele de schimb de chei ca blocuri de construcție. Cursanții pot mapa orice schemă criptografică la categoria sa primitivă.

Lecția 2 • Obiective și proprietăți de securitate

Definește confidențialitatea, integritatea, autentificarea și non-repudierea ca obiective criptografice. Ancorează tot conținutul tehnic ulterior la aceste proprietăți de securitate.

Lecția 3 • Preliminarii matematice

Acoperă aritmetica modulară, numerele prime și teoria numerică de bază esențială pentru criptografia modernă. Oferă setul de instrumente algebrice utilizat pe parcursul cursului.

Lecția 4 • Entropie și aleatoritate

Explică entropia informațional-teoretică și rolul său în generarea cheilor și puterea cifrurilor. Leagă calitatea aleatorității de garanțiile practice de securitate.

Lecția 1 • Atacuri cu text clar cunoscut și crib

Exploatează cunoașterea parțială a textului clar pentru a recupera chei în cifrurile clasice și moderne timpurii. Demonstrează modul în care crib-urile au fost folosite împotriva traficului criptat cu Enigma.

Lecția 2 • Tehnici de analiză a frecvențelor

Folosește distribuțiile de frecvență ale literelor pentru a ataca cifrurile de substituție monoalfabetică. Construiește intuiția analitică fundamentală pentru toate metodele de criptanaliză ulterioare.

Lecția 3 • Criptanaliza cifrurilor de transpoziție

Identifică și sparge cifrurile de transpoziție coloană și gard de fier folosind anagramarea. Contrastează analiza transpoziției cu tehnicile cifrurilor de substituție.

Lecția 4 • Atacuri statistice și bazate pe entropie

Folosește testul chi-pătrat și măsurile de entropie pentru a distinge textul cifrat de textul clar. Oferă instrumente cantitative pentru evaluarea statistică a puterii cifrurilor.

Lecția 1 • Moduri de operare ale cifrurilor pe blocuri

Acoperă modurile ECB, CBC, CTR, GCM și altele, evidențiind implicațiile de securitate ale fiecăruia. Cursanții selectează moduri adecvate pentru cerințe de securitate date.

Lecția 2 • Principii de proiectare a cifrurilor pe blocuri

Examinează rețelele de substituție-permutare, structurile Feistel și confuzia-difuzia. Stabilește rațiunea de proiectare din spatele cifrurilor pe blocuri moderne.

Lecția 3 • AES și cifrurile pe blocuri moderne

Detaliază elementele interne ale AES, inclusiv SubBytes, ShiftRows, MixColumns și AddRoundKey. Compară AES cu alte cifruri pe blocuri standardizate.

Lecția 4 • Gestionarea cheilor simetrice

Abordează generarea, distribuția, stocarea și rotația cheilor pentru sistemele simetrice. Leagă gestionarea ciclului de viață al cheilor de rezultatele operaționale de securitate.

Lecția 1 • Proprietăți de securitate ale funcțiilor hash

Definește formal rezistența la preimagine, rezistența la a doua preimagine și rezistența la coliziuni. Stabilește linia de bază de securitate pentru evaluarea oricărei funcții hash.

Lecția 2 • SHA-3 și construcția burete

Acoperă construcția burete Keccak, compromisurile rată-capacitate și variantele SHA-3. Contrastează avantajele de proiectare ale buretelui față de Merkle-Damgard.

Lecția 3 • Aplicații hash în protocoale

Aplică funcțiile hash la stocarea parolelor, schemele de angajament și arborii Merkle. Demonstrează modul în care proprietățile hash se traduc în garanții de securitate la nivel de protocol.

Lecția 4 • Construcția Merkle-Damgard

Explică modelul funcției de compresie iterată care stă la baza MD5, SHA-1 și SHA-2. Identifică atacurile de extensie a lungimii ca o slăbiciune structurală a acestui design.

Lecția 1 • Schimbul de chei Diffie-Hellman

Explică protocoalele Diffie-Hellman clasice și pe curbe eliptice și ipotezele lor de securitate. Identifică vulnerabilitățile de tip om-la-mijloc și variantele autentificate.

Lecția 2 • Criptosistemul RSA

Derivează generarea cheilor RSA, criptarea și decriptarea din fundamente teoretice numerice. Analizează punctele slabe ale RSA din manual și măsurile de atenuare prin scheme de umplutură.

Lecția 3 • Scheme de semnătură digitală

Acoperă generarea și verificarea semnăturilor RSA-PSS, DSA și ECDSA. Analizează vulnerabilitățile de reutilizare a nonce-ului și problemele de maleabilitate a semnăturilor.

Lecția 4 • Criptografia pe curbe eliptice

Introducere în grupurile de curbe eliptice, adunarea punctelor și problema logaritmului discret pe curbe. Compară eficiența și securitatea ECC cu RSA la niveluri echivalente.

Lecția 1 • Atacuri pe canale secundare

Acoperă atacurile de temporizare, analiza puterii și emanațiile electromagnetice asupra implementărilor criptografice. Predă contramăsuri precum mascarea, orbirea și codarea în timp constant.

Lecția 2 • Criptanaliză diferențială

Aplică propagarea diferențelor de intrare prin rundele cifrului pentru a recupera biți de subcheie. Analizează uniformitatea diferențială a S-box-ului ca principala apărare de proiectare.

Lecția 3 • Clasificarea modelelor formale de atac

Definește modelele de atac cu text cifrat doar, text clar cunoscut, text clar ales și text cifrat ales. Stabilește cadrul adversar utilizat în toate analizele criptanalitice moderne.

Lecția 4 • Criptanaliză liniară

Folosește aproximări liniare ale S-box-urilor pentru a construi distingătoare statistice pentru recuperarea cheii. Leagă magnitudinea părtinirii liniare de cerințele de complexitate a datelor atacului.

Lecția 1 • Vulnerabilități comune ale protocoalelor

Cataloghează atacurile de rejucare, downgrade, oracol și de schimb de chei necunoscut, cu exemple concrete. Oferă modele de proiectare care previn sistematic fiecare clasă de vulnerabilități.

Lecția 2 • Proiectarea protocoalelor de autentificare

Acoperă schemele de tip provocare-răspuns, autentificarea reciprocă și identificarea cu cunoștințe zero. Analizează atacurile de reflexie și intercalare asupra protocoalelor de autentificare defectuoase.

Lecția 3 • Metode de verificare formală

Aplică logica BAN, ProVerif și Tamarin pentru a verifica mecanic proprietățile de securitate ale protocoalelor. Demonstrează modul în care instrumentele formale detectează erori subtile ratate de analiza manuală.

Lecția 4 • Protocoale de stabilire a cheilor

Analizează protocolul stație-la-stație, strângerea de mână TLS și stabilirea cheilor în protocolul Signal. Evaluează fiecare protocol în raport cu secretul înainte și uzurparea identității prin compromiterea cheii.

Lecția 1 • Scheme bazate pe hash și coduri

Examinează semnăturile bazate pe hash fără stare SPHINCS+ și criptarea bazată pe coduri Classic McEliece. Evaluează ipotezele de securitate conservatoare care stau la baza fiecărei scheme.

Lecția 2 • Peisajul amenințărilor calculului cuantic

Explică algoritmii lui Shor și Grover și impactul lor asupra RSA, ECC și cifrurilor simetrice. Cuantifică reducerea de securitate pe care fiecare algoritm o impune asupra standardelor actuale.

Lecția 3 • Criptografie bazată pe rețele

Acoperă schemele Learning With Errors, Ring-LWE, CRYSTALS-Kyber și CRYSTALS-Dilithium. Analizează ipotezele de dificultate și selecția parametrilor pentru primitivele pe rețele.

Lecția 4 • Strategia de migrare post-cuantică

Ghidează implementările hibride clasice-cuantice, agilitatea algoritmilor și calendarul de standardizare. Cursanții pot produce un plan de migrare pentru o infrastructură criptografică existentă.