密码学课程建设及教学方法探讨

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1、密码学课程建设及教学方法探讨：针对密码学课程的特点，结合密码学课程的建设体会和教学经验，对该课程的建设及教学方法提出了一些建议和设想，供同行交流探讨。关键词：密码学；教学方法；密码学精品课程：G642文献标志码：A：2096-000X（2016）07-0078-02一、背景近年來计算机、互联X和现代通信技术已经广泛应用于政治、军事、金融、等各个领域。其存储、传输和处理的很多信息都是至关重要的、有的甚至是国家机密，因此难免会遭遇各种信息安全问题，如信息泄漏、信息窃取、数据篡改等安全问题日益上升。伴随着信

2、息产业发展而产生的X络信息安全问题，也已成为各国政府聚焦的热点问题。我国也是遭受X络攻击的受害者，近年来，我国政府也十分重视信息安全产业的发展及人才培养。例如，2015年6月，为实施国家安全战略，加快X络空间安全高层次人才培养，根据《学位授予和人才培养学科目录设置与管理办法》的规定和程序，经专家论证，国务院学位委员会学科评议组评议，报国务院学位委员会批准，教育部决定在“工学”门类下增设“X络空间安全”一级学科，学科代码为“0839”，授予“工学”学位。另要求各单位加强“X络空间安全”的学科建设，做好人

3、才培养工作[1]。二、密码学课程教学存在的问题现今，我国有100多所高校开设了密码学课程。由于依托学科专业不同、教学要求的差异，因此，在教学大纲、教学方法及教学内容等方面很难规范统一，总的来讲，目前教学环节中的主要问题有：（1）教学手段的单一性；（2）重理论、轻应用，知识面拓展性不够；（3）课程考核形式单一。密码学是一门交叉性学科，包括了信息论、数学、通信、计算机、生物、物理等多方面的知识。同时，它又有很强实践性。如何协调理论与应用实践、合理组织教学，值得我们探索改进。三、课程建设及教学方法探讨（一）

4、教学内容及教材的选取教学内容则要根据不同学科专业对本课程的要求情况加以定位取舍。密码学及相关基础课程的衔接和课时安排可参考《高等学校信息安全专业指导性专业规范》[8]。一般的工科专业或低年级本科生，我们建议选择《应用密码学》教材，教学内容上侧重实用性讲授，只要求学生了解密码算法的基本原理，重点掌握算法的具体实现和工程应用。而对于X络空间安全学科而言，则对密码学的需求更高，因此，需要选择偏理论的教材，而教学内容方面，不仅要求学生理解密码体制的基本原理，还需要了解它的基础理论背景知识，理解相关的安全性定义

5、、密码学困难性问题假设、严格的安全性证明方法以及相应密码分析方法等。例如讲授分组密码时，主要内容包括DES、AES、IDEA、SMS4等，对于一般工科专业的学生而言，只需要了解这些分组密码算法的基本原理即可，重点是掌握这些国内外分组密码标准算法的工程实现，教学中我们介绍一些著名的密码学工具如AESTool、CRYPTO++、Miracl等，供学生参考实现；而对于X络空间安全相关专业的学生而言，在组织教学内容时，需要进行分组密码体制的理论提升及知识拓展，例如我们需要详细讲授分组密码的设计理念（如SPN、

6、Feistel等结构及其结构的优缺点）和相应的攻击方法（如差分攻击、线性攻击、代数攻击、积分攻击、中间相遇攻击、相关秘钥攻击等），以加深学生的理解和灵活运用能力。（二）加强课堂教学效果结合密码学课程本身的特点及不同专业学生的实际需求，采取相适应的教学模式、激发学生的学习兴趣、充分发挥学生学习的主动性。1.根据课程教案内容，制作生动直观的多媒体课件。密码学教学过程中采用现代多媒体教学技术可以有效弥补传统教学模式的不足，对于密码学课程中抽象的概念、复杂理论推导，利用生动的多媒体技术课件，可以形象直观展现于

7、学生面前，易于理解和加深印象。比如像经典DES、AES、RSA、ECC等密码算法X上都有很多优秀免费的动画演示作品，只要稍加修改借鉴便可作为我们的课堂教学素材。但对于一些经典的理论推导过程我们建议采用多媒体课件及黑板板书相结合的方法。2.加强课堂教学的生动性和启发性。密码学的课堂教学中，应尽量避免老师讲、学生听的传统“满堂灌”教学模式，而是应该采用讨论式、启迪性的教学方式。例如，讲授经典密码算法时，可以简要介绍其历史背景、发展历程、研究过程及方法、目前的研究现状及有待解决的开放问题，增加互动环节，组织

8、学生提问讨论，启发学生的探究能力，逐步培养学生的探索能力和创造能力。同时，还可以穿插一些历史人物及相关事件介绍，以激发学生的学习兴趣，活跃课堂教学气氛。（三）加强教学实践环节密码学的特点决定了它是一门极具实践性的学科，密码算法是解决信息安全问题的理论基础和关键技术，因而应该高度重视密码学的实践教学环节。通过教学实验环节，让学生从工程应用的角度进一步理解相关的密码理论思想，达到理论与实践相结合的目的。例如，在教学实验中模拟应用场景，设置一些难度适中的信息安