Curs de criptografie aplicată

Lecția 1 • Preliminarii matematice pentru criptografie

Acoperă aritmetica modulară, numerele prime și probabilitatea de bază necesare pentru a înțelege demonstrațiile criptografice. Oferă fluența matematică minimă necesară pentru toate capitolele următoare.

Lecția 2 • Privire de ansamblu asupra primitivelor criptografice

Prezintă funcțiile hash, cifrurile simetrice și schemele asimetrice ca elemente de bază. Stabilește vocabularul și relațiile dintre primitivele utilizate pe parcursul cursului.

Lecția 3 • Istoria și evoluția criptografiei

Urmărește criptografia de la cifrurile clasice la algoritmii moderni, stabilind contextul pentru standardele actuale. Fundamentează conținutul tehnic ulterior în motivația istorică și analiza eșecurilor.

Lecția 1 • Practici de gestionare a cheilor simetrice

Abordează generarea, stocarea, rotirea și distrugerea cheilor pentru sisteme simetrice. Stabilește o disciplină a ciclului de viață care previne defecțiunile criptografice în medii de producție.

Lecția 2 • AES: Arhitectură și analiză de securitate

Detaliază substituția de octeți, deplasarea rândurilor, amestecarea coloanelor și operațiile de programare a cheilor AES. Analizează atacurile cunoscute și explică de ce AES rămâne standardul simetric dominant.

Lecția 3 • Moduri de operare și compromisurile lor

Compară modurile ECB, CBC, CTR, GCM și altele pentru proprietăți de confidențialitate și integritate. Ghidează studenții în alegerea modului corect pentru scenarii specifice de implementare.

Lecția 4 • Principii de proiectare a cifrurilor bloc

Examinează rețelele substituție-permutare, structurile Feistel și proprietățile de confuzie-difuzie. Leagă alegerile de proiectare de rezistența la criptanaliza diferențială și liniară.

Lecția 1 • Coduri de autentificare a mesajelor

Acoperă construcția HMAC, CMAC și Poly1305 ca primitive de integritate-plus-autenticitate. Distinge MAC-urile de semnăturile digitale și explică când este potrivită fiecare.

Lecția 2 • Arbori Merkle și structuri de integritate

Explică construcția arborelui Merkle, generarea dovezilor și verificarea pentru integritatea seturilor mari de date. Leagă această structură de blockchain, transparența certificatelor și sistemele de actualizare software.

Lecția 3 • Hashing-ul parolelor și derivarea cheilor

Examinează bcrypt, scrypt, Argon2 și PBKDF2 ca scheme de stocare a parolelor cu utilizare intensivă de memorie și calcul. Leagă ajustarea parametrilor de rezistența la spargerea bazată pe GPU și ASIC.

Lecția 4 • Familia SHA și standardele moderne de hash

Analizează deprecierea SHA-1, construcția Merkle-Damgård a SHA-2 și proiectarea în rețea burete a SHA-3. Echipează studenții pentru a selecta algoritmi hash adecvați pentru cerințe de conformitate și securitate.

Lecția 1 • Semnături digitale: Scheme și standarde

Examinează RSA-PSS, DSA, ECDSA și EdDSA pentru nerepudiere și autenticitatea mesajelor. Compară ipotezele de securitate, performanța și capcanele de implementare între scheme.

Lecția 2 • RSA: Matematică, proiectare și atacuri

Derivează RSA din teorema lui Euler, acoperă generarea cheilor, operațiile de criptare și decriptare. Analizează atacurile bazate pe factorizare, atacurile cu exponent mic și cerințele de padding.

Lecția 3 • Fundamentele criptografiei pe curbe eliptice

Introduce legea de grup a curbei eliptice, complexitatea logaritmului discret și parametrii standard ai curbelor. Demonstrează avantajul de eficiență al ECC față de RSA la niveluri echivalente de securitate.

Lecția 4 • Concepte de infrastructură cu cheie publică

Explică structura certificatelor, lanțurile de încredere, autoritățile de certificare și mecanismele de revocare. Pregătește studenții pentru implementarea PKI acoperită în capitolul privind protocoalele aplicate.

Lecția 1 • Criptarea autentificată în protocoale

Examinează schemele AEAD precum AES-GCM și ChaCha20-Poly1305 așa cum sunt utilizate în protocoalele moderne. Explică gestionarea nonce-ului, verificarea etichetei și modurile de defectare în contexte de protocol.

Lecția 2 • Protocolul SSH și accesul remote securizat

Explică schimbul de chei SSH, autentificarea gazdei și multiplexarea canalelor pentru administrarea remote securizată. Acoperă configurarea autentificării bazate pe chei și riscurile comune de configurare greșită.

Lecția 3 • Atacuri comune TLS și măsuri de atenuare

Acoperă BEAST, POODLE, CRIME, Heartbleed și atacurile de retrogradare cu analiză a cauzei principale. Traduce fiecare atac în acțiuni concrete de întărire a configurației.

Lecția 4 • Mesagerie securizată și criptare end-to-end

Analizează protocolul Signal, algoritmul Double Ratchet și acordul de chei X3DH pentru mesageria criptată end-to-end. Leagă proiectarea protocolului de secretul perfect și proprietățile de recuperare după spargere.

Lecția 1 • Atacuri de canal secundar și prin injecție de defecte

Acoperă atacurile de sincronizare, analiza consumului de energie, scurgerile electromagnetice și injecția de defecte împotriva implementărilor hardware și software. Leagă contramăsurile de programarea în timp constant și ecranarea hardware.

Lecția 2 • Modele de atac la nivel de protocol

Examinează atacurile de rejucare, atacurile oracol, atacurile de retrogradare și atacurile între protocoale împotriva protocoalelor criptografice. Învață analiza sistematică a protocoalelor folosind metode formale și informale.

Lecția 3 • Criptanaliză diferențială și liniară

Introduce criptanaliza diferențială și liniară ca instrumente principale pentru evaluarea rezistenței cifrurilor bloc. Demonstrează modul în care aceste atacuri influențează numărul minim de runde și cerințele de proiectare a cutiilor S.

Lecția 4 • Metode clasice de criptanaliză

Aplică analiza frecvențelor, indicele de coincidență și examinarea Kasiski la cifrurile clasice. Construiește intuiție analitică care se transferă la înțelegerea principiilor moderne de atac.

Lecția 1 • Criptarea datelor în repaus: baze de date și stocare

Examinează criptarea transparentă a datelor, criptarea la nivel de coloană și sistemele de fișiere criptate pentru protecția datelor în repaus. Abordează integrarea gestionării cheilor și compromisurile de performanță.

Lecția 2 • Revizuirea și auditarea codului criptografic

Dezvoltă o abordare sistematică, bazată pe liste de verificare, pentru revizuirea codului criptografic în vederea identificării vulnerabilităților. Pregătește studenții să conducă sau să participe la audituri de securitate ale implementărilor criptografice.

Lecția 3 • Proiectarea API-urilor criptografice și utilizarea greșită

Analizează modele comune de utilizare greșită a API-urilor criptografice, inclusiv chei codificate fix, valori implicite slabe și gestionarea incorectă a IV-ului. Stabilește principii pentru proiectarea API-urilor care sunt greu de utilizat incorect.

Lecția 4 • Practici de codare securizată pentru criptografie

Învață compararea în timp constant, zeroizarea memoriei și generarea sigură de numere aleatoare în cod. Oferă îndrumări specifice limbajelor de programare pentru evitarea vulnerabilităților de implementare.

Lecția 1 • Semnături bazate pe hash și pe coduri

Acoperă SPHINCS+, XMSS și Classic McEliece ca scheme alternative post-cuantice de semnătură și criptare. Compară dimensiunea semnăturii, viteza de verificare și compromisurile legate de stare.

Lecția 2 • Agilitate criptografică și planificarea migrării

Învață modele de proiectare pentru agilitate criptografică și foaie de parcurs structurată pentru migrare pentru tranziția la algoritmi post-cuantic. Abordează strategii de inventariere, prioritizare și testare pentru migrări la scară largă.

Lecția 3 • Criptografia pe bază de rețele

Introduce Learning With Errors, NTRU și CRYSTALS-Kyber ca scheme principale bazate pe rețele. Explică ipotezele de complexitate și selecția parametrilor pentru capsularea cheilor rezistentă la calcul cuantic.

Lecția 4 • Standardizarea post-cuantică NIST

Revizuiește procesul de standardizare post-cuantică NIST, algoritmii selectați și standardele finalizate. Pregătește studenții să se refere la îndrumări autorizate atunci când iau decizii de selecție a algoritmilor.