Технології захисту інформації

Анотація навчальної дисципліни

Мета вивчення дисципліни: формування та розвиток компетентностей, спрямованих на отримання здобувачами освіти системних знань з принципів побудови систем криптографічного захисту інформації, освоєння ними отримання навиків з організації та забезпечення захисту інформації в інформаційно-телекомунікаційних системах. розв’язання комплексних завдань професійної діяльності при створенні захищених комп’ютерних систем прикладного призначення за рахунок вивчення та застосування алгоритмів шифрування,  автентифікації, а також набуття навичок використання цифрових підписів. 

Практичне значення та використання отриманих знань: Розуміння моделей шифрування та розшифрування інформації в комп’ютерних інформаційних системах.  Вміння використовувати методи криптографічного захисту даних  при створенні інформаційних технологій різного прикладного призначення. Вміння обирати та використовувати сучасні методи захисту інформації, а також реалізувати обчислювальні процедури шифрування з розробкою відповідного програмного забезпечення при побудові інформаційних систем різного прикладного призначення.

Основні результати навчання

ПРН3. Використовувати знання закономірностей випадкових явищ, їх властивостей та операцій над ними, моделей випадкових процесів та сучасних програмних середовищ для розв’язування задач статистичної обробки даних і побудови прогнозних моделей.
ПРН16. Розуміти концепцію інформаційної безпеки, принципи безпечного проектування програмного забезпечення, забезпечувати безпеку комп’ютерних мереж в умовах неповноти та невизначеності вихідних даних.

Тематика та види навчальних занять

1 тиждень.
Лекція 1 «Захист інформації та його основні завдання. Загрози інформації. Види захисту інформації. Криптографічний захист інформації».
Лабораторне заняття 1 «Комп’ютерне моделювання історичних шифрів. Частина 1».

2 тиждень. 
Лекція 2 «Криптологія та її складові. Шифр як математичне перетворення. Ключ до шифру. Симетрична і асиметрична криптографія».
Лабораторне заняття 2 «Комп’ютерне моделювання історичних шифрів. Частина 2».

3 тиждень. 
Лекція 3 «Шифр Вернама. Потокові шифри».
Лабораторне заняття 3 «Шифр гамування. Моделювання та дослідження».

4 тиждень. 
Лекція 4 «Блокові шифри як основа сучасної симетричної криптографії. Структура Фейстеля».
Лабораторне заняття 4 «Комп’ютерне моделювання сучасних блокових шифрів. Дослідження лавинного ефекту в структурі Фейстеля».

5 тиждень. 
Лекція 5 «Режими блокових шифрів та їх особливості».
Лабораторне заняття 5 «Комп’ютерне моделювання режимів блокових шифрів».

6 тиждень. 
Лекція 6 «Архітектура блокових шифрів. SQUARE архітектура. Шифри AES і ДСТУ 7624- 2014  «Калина» .
Лабораторне заняття 6 «Комп’ютерне моделювання шифрів AES і  «Калина».

7 тиждень. 
Лекція 7 «Недоліки симетричної криптографії. Криптографія з відкритим ключем. Протокол Діффі-Хеллмана».
Лабораторне заняття 7 «Комп’ютерне моделювання протоколу Діффі-Хеллмана».

8 тиждень. 
Лекція 8 «Шифри Шаміра і Ель-Гамаля».
Лабораторне заняття 8 «Комп’ютерне моделювання шифра Шаміра».
Модульна контрольна робота 1.

9 тиждень. 
Лекція 9 «Застосування асиметричної криптографії. Порівняння симетричних і асиметричних криптосистем».
Лабораторне заняття 9 «Комп’ютерне моделювання шифраЕль-Гамаля».

10 тиждень. 
Лекція 10 «Елементи теорії чисел. Арифметика залишків. Гамма-функція. Поля Галуа».
Лабораторне заняття 10 «Програмування теоретико-числових елементів шифрування».

11 тиждень. 
Лекція 11 «Криптографічні геш-функції. Колізії 1-го і 2-го роду».
Лабораторне заняття 11 «Комп’ютерне моделювання схеми Меркеля – Дамгарда».

12 тиждень. 
Лекція 12 «Парадокс днів народження і атаки на геш-фунції».
Лабораторне заняття 12 «Комп’ютерне моделювання атаки на геш-функцію на базі парадокса днів народження».

13 тиждень. 
Лекція 13 «Цифровий підпис».
Лабораторне заняття 13 «Дослідження цифрового підпису за допомогою програмного засобу «Клеопатра».

14 тиждень. 
Лекція 14 «Криптографія на еліптичних кривих. Стандарти цифрового підпису на еліптичних кривих».
Лабораторне заняття 14 «Дослідження властивостей еліптичних кривих за допомогою програмного засобу «EllipticCurves».

15 тиждень.
Лекція 15 «Підсумки курсу. Перспективи розвитку технологій захисту інформації: квантова криптографія, блокчейн-технології».
Лабораторне заняття 15 «Дослідження криптографічних систем на основі еліптичних кривих шляхом комп’ютерного моделювання».
Модульна контрольна робота 2.

Самостійна робота здобувача відбувається впродовж семестру та складається з підготовки до аудиторних занять і контрольних заходів. 
Консультації: здійснюються викладачем впродовж семестру згідно розкладу.

Оцінювання результатів навчання

Оцінювання результатів навчання з дисципліни здійснюється за накопичувальною системою, яка дає можливість здобувачеві протягом семестру отримати максимально 100 балів.

Модуль 1
Лабораторні роботи 1-4, 6-8 – 3 бали – 7 робіт по 3 бали – 21 бал.
Лабораторна робота 5 – 4 бали.
Модульна контрольна робота 1 – бездоганне виконання 25 балів (в кожному завданні модульної контрольної роботи наведено максимальну кількість балів за виконання кожного завдання).

Модуль 2
Лабораторні роботи 9-13 – 3 бали – 5 робіт по 3 бали –15 балів.
Лабораторні роботи 14-15  – 5 балів – 2 роботи  по 5 балів – 10 балів. 
Модульна контрольна робота 2 – бездоганне виконання 25 балів (в кожному завданні модульної контрольної роботи наведено максимальну кількість балів за виконання кожного завдання).

Посилання на рекомендовані джерела

1. Технології захисту інформації [Електронний ресурс] : підручник для студ. спеціальності 122 «Комп’ютерні науки» / Ю. А. Тарнавський; КПІ ім. Ігоря Сікорського.  – Київ: КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2018. – 162 с.
2. Остапов, С. Е. Кібербезпека: сучасні технології захисту : навч. посібник / С. Е. Остапов, С. П. Євсеєв, О. Г. Король. — Львів : Новий світ – 2020. – 678 с.
3. Остапов С. Е. Технології захисту інформації : навчальний посібник / С. Е. Остапов,С. П. Євсеєв, О. Г. Король. – Х. : Вид. ХНЕУ, 2013. – 476 с.
4. Інформаційна безпека/ За ред. Ю. Я. Бобала та І. В. Горбатого, Львівська політехніка, 2019.-540 с.
5. Козіна Г.Л. Криптографія від історії до сучасних стандартів: навч. посібник / Г. Л. Козіна. – Запоріжжя: НУ «Запорізька політехніка», 2020. – 192 с.