Технології захисту інформації

Мета вивчення дисципліни: формування та розвиток компетентностей, спрямованих на отримання здобувачами освіти системних знань з принципів побудови систем криптографічного захисту інформації, освоєння ними і отримання навичок 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.

Задачі дисципліни:
– ознайомити з термінологією та ключовими поняттями сучасної криптографії;
– вивчити основні криптологічні алгоритми;
– вивчити основні типи шифрів з закритим та відкритим ключем;
– оволодіти методами застосування криптологічних технологій захисту інформації в області інформаційних систем і технологій.

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.
Тематика та види навчальних занять

Для денної форми здобуття освіти
Лекційні заняття
Лекція 1 «Захист інформації та його основні завдання. Загрози інформації. Види захисту інформації. Криптографічний захист інформації».
Лекція 2 «Криптологія та її складові. Шифр як математичне перетворення. Ключ до шифру. Симетрична і асиметрична криптографія».
Лекція 3 «Шифр Вернама. Потокові шифри».
Лекція 4 «Блокові шифри як основа сучасної симетричної криптографії. Структура Фейстеля».
Лекція 5 «Режими блокових шифрів та їх особливості».
Лекція 6 «Архітектура блокових шифрів. SQUARE архітектура. Шифри AES і ДСТУ 7624- 2014 «Калина» .
Лекція 7 «Недоліки симетричної криптографії. Криптографія з відкритим ключем. Протокол Діффі-Хеллмана».
Лекція 8 «Шифри Шаміра і Ель-Гамаля».
Лекція 9 «Застосування асиметричної криптографії. Порівняння симетричних і асиметричних криптосистем».
Лекція 10 «Елементи теорії чисел. Арифметика залишків. Гамма-функція. Поля Галуа».
Лекція 11 «Криптографічні геш-функції. Колізії 1-го і 2-го роду».
Лекція 12 «Парадокс днів народження і атаки на геш-фунції».
Лекція 13 «Цифровий підпис».
Лекція 14 «Криптографія на еліптичних кривих. Стандарти цифрового підпису на еліптичних кривих».
Лекція 15 «Підсумки курсу. Перспективи розвитку технологій захисту інформації: квантова криптографія, блокчейн-технології».
Лабораторні заняття
Лабораторна робота 1 «Комп’ютерне моделювання історичних шифрів. Частина 1».
Мета роботи – Практичне оволодіння принципами шифрування з підстановкою на прикладі історичних шифрів.
Лабораторна робота 2 «Комп’ютерне моделювання історичних шифрів. Частина 2».
Мета роботи – Практичне оволодіння принципами шифрування з перестановкою на прикладі історичних шифрів.
Лабораторна робота 3 «Шифр Вернама. Моделювання та дослідження».
Мета роботи – Практичне оволодіння шифрування методом Вернама. Дослідження властивостей шифру.
Лабораторна робота 4 «Комп’ютерне моделювання сучасних блокових шифрів. Дослідження лавинного ефекту в структурі Фейстеля».
Мета роботи – Практичне оволодіння шифрами на основі структури Фейстеля. Моделювання і дослідження лавинного ефекту.
Лабораторна робота 5 «Комп’ютерне моделювання режимами блокових шифрів».
Мета роботи – Практичне оволодіння режимами блокових шифрів та умовами їх застосування.
Лабораторна робота 6 «Комп’ютерне моделювання шифрів AES і «Калина».
Мета роботи – Моделювання шифрів з архітектурою SQUARE (AES, «Калина») і їх аналіз.
Лабораторна робота 7 «Комп’ютерне моделювання протоколу Діффі-Хеллмана».
Мета роботи – Моделювання і аналіз протоколу Діффі-Хеллмана як першої системи з відкритим ключем.
Лабораторна робота 8 «Комп’ютерне моделювання шифра Шаміра».
Мета роботи – Моделювання і аналіз шифра Шаміра.
Лабораторна робота 9 «Комп’ютерне моделювання шифра Ель-Гамаля».
Мета роботи – Моделювання і аналіз шифра Ель-Гамаля.
Лабораторна робота10 «Програмування теоретико-числових елементів шифрування».
Мета роботи – Програмування операцій арифметики залишків і функції Ейлера.
Лабораторна робота 11 «Комп’ютерне моделювання схеми Меркеля – Дамгарда».
Мета роботи – Програмне моделювання геш-функції за схемою Меркеля – Дамгарда.
Лабораторна робота 12 «Комп’ютерне моделювання атаки на геш-функцію на базі парадокса днів народження».
Мета роботи – Практичне вивчення атаки на геш із застосуванням парадоксу днів народження шляхом моделювання.
Лабораторна робота 13 «Дослідження цифрового підпису за допомогою програмного засобу «Клеопатра».
Мета роботи – Практичне дослідження принципів побудови і застосування цифрового підпису.
Лабораторна робота 14 «Дослідження властивостей цифрового підпису на еліптичних кривих за допомогою програмного засобу «Elliptic Curves».
Мета роботи – Практичне дослідження дослідження цифрового підпису на еліптичних кривих в формі Вейерштраса.
Лабораторна робота 15 «Дослідження удосконалених криптографічних систем на основі еліптичних кривих шляхом комп’ютерного моделювання».
Мета роботи – Практичне дослідження удосконалених криптографічних систем на основі еліптичних кривих Едвардса.

Для заочної форми здобуття освіти

Лекційні заняття
Лекція 1 «Захист інформації та його основні завдання. Загрози інформації. Види захисту інформації. Криптографічний захист інформації».
Лекція 2 «Блокові шифри як основа сучасної симетричної криптографії. Структура Фейстеля».

Лабораторні заняття
Лабораторна робота 1 «Шифр Вернама. Моделювання та дослідження».
Мета роботи – Практичне оволодіння шифрування методом Вернама. Дослідження властивостей шифру.
Лабораторна робота 2 «Комп’ютерне моделювання сучасних блокових шифрів. Дослідження лавинного ефекту в структурі Фейстеля».
Мета роботи – Практичне оволодіння шифрами на основі структури Фейстеля. Моделювання і дослідження лавинного ефекту.

Консультації здійснюються впродовж семестру згідно встановленого розкладу.

Індивідуальна робота

Для денної форми здобуття освіти
Індивідуальна робота не передбачена

Для заочної форми здобуття освіти
Контрольна робота для здобувачів заочної форми
Завдання для виконання контрольної роботи здобувач отримує на установчій лекції.
Робота містить 6 теоретичних питань та 1 практичне завдання.
Обсяг відповіді на кожне теоретичне питання: не менше, ніж 2 сторінки машинописного тексту. Текст відповіді повинен бути виконаний самостійно, а не скопійованим з навчального посібника.
Практичне завдання №1. Розробка програми моделювання шифра Вернама.
Термін надання виконаної контрольної роботи на перевірку – не пізніше, ніж за місяць до початку сесії.

Форми контрольних заходів та оцінювання результатів навчання

Для денної форми здобуття освіти
Поточний контроль полягає у виконанні
1) 15-и лабораторних робіт. Лабораторні роботи полягають в розв'язуванні типових задач відповідно до мети та завдань лабораторних робіт та оформлюються у вигляді протоколу, який здобувач захищає Лабораторні роботи виконуються на комп’ютері. Бездоганне виконання кожної з лабораторних робіт оцінюється у 4 бали.
2) двох модульних контрольних робіт. Модульні контрольні роботи складаються з теоретичної і практичної частин. Бездоганне виконання кожної модульної контрольної роботи становить 20 балів.
Підсумковий контроль – екзамен. Екзамен усний. Максимальна оцінка, яку може отримати студент – 100 балів.

Для заочної форми здобуття освіти
Бездоганне виконання контрольної роботи оцінюється у 25 балів. При її захисті студент може отримати до 25 балів. Загальна сума – 50 балів
Виконання двох лабораторних робіт. Бездоганне виконання кожної роботи оцінюється у 25 балів.
Підсумковий контроль – екзамен. Екзамен усний. Максимальна оцінка, яку може отримати студент – 100 балів.