密碼學教學實驗套件

  密碼學教學實驗套件由北京數緣科技有限公司自主研發于2019年,型號為MMCryptSet-01。整個套件由密碼學教學實驗軟件MathMagic CryptEdu(型號MMCrypt-111)、密碼實驗智能卡(型號MMCrypt-11-xxx系列)、智能卡開發包(選配,型號MMCrypt-102)、以及讀卡器和實驗箱等配件構成。

圖1  密碼學教學實驗套件實物與教材照片


圖2  密碼學教學實驗套件課程列表

  密碼學教學實驗套件重點演示了經典密碼學教材中主流密碼算法、協議與應用的實驗,同時還提供了古典密碼的頻率分析、分組密碼分析、側信道分析等密碼教材中比較少見的熱門分析技術,以及隨機性檢測、素性檢驗等密碼周邊技術的演示實驗,可在教學演示、科學研究等領域中廣泛應用。套件的主要特點可歸納為下列幾點:
  •  形象的雙向互動。密碼學教學實驗套件最大特點是由計算機、智能卡兩個密碼計算實體構成,二者分別扮演密碼學中Alice和Bob的角色。學生可分別操作計算機端、智能卡端的程序進行實驗,身臨其境地完成實際的密碼功能。由于現實中密碼產品的形態以智能卡、USB Key為主,用戶可通過本套件掌握該類商用密碼產品的工作原理。
  •  豐富的教學案例。密碼學教學實驗套件以《應用密碼學手冊》、《密碼編碼學與網絡安全——原理與實踐》、《應用密碼學》、《現代密碼學——理論與實踐》四本經典密碼學教材為參考,設計了古典密碼、分組密碼、公鑰密碼、序列密碼、雜湊函數、密碼協議、側信道分析、數學基礎、其它技術等9大板塊共60余個實驗內容,覆蓋到《密碼學》課程的主要內容,能夠為教師授課提供豐富的演示案例。
  •  自助式實驗學習學生使用該平臺時,完全可以在脫離教師指導時自行學習。一方面,軟件中配套了詳細的教程,包括操作流程指導和算法原理講解;另一方面,密碼學教學實驗套件中密碼算法的源代碼面向授權用戶開源,學生可以從帶有注釋的源代碼中理解密碼學原理,或直接修改代碼以驗證相關原理。
  •  便利的二次開發。密碼學教學實驗軟件提供了常見密碼算法運算過程中的每一步中間值,可為用戶在其它平臺的密碼開發提供準確的測試用例。同時它提供了便利的二次開發接口,用戶可在現有框架下擴展開發任意的教學、演示案例,并集成到本軟件中。該功能可用于教師自主開發任意密碼算法的教程,參加競賽的學生自主制作密碼攻防作品,以及科研工作者開發新密碼算法和分析算法的演示

圖3  PC和智能卡分別扮演密碼學中的Alice和Bob

圖4  軟件界面

  密碼學教學實驗套件中可選配智能卡開發包,用戶可基于該開發包對智能卡進行其它密碼算法的二次開發,以實現更豐富的教學演示功能;也可以用其設計出實用的密碼產品,應用于門禁、電子支付、身份認證等領域。長期以來,研發團隊緊密跟進密碼學研究前沿,未來將繼續在軟件中擴充各種新型密碼技術,新版本的軟件將對老用戶免費開放。
  密碼學教學實驗套件的硬件設備輕便,用戶操作簡單,能夠為教師授課、學生學習、科學研究的實驗部分提供平臺支撐。其研發團隊由工作在教學、研究、開發一線的科研和技術人員構成,未來我們將從用戶的切身訴求出發,繼續完善服務理念、提高產品質量,力求實現更優質的服務。

圖 5  支持多種密碼實驗案例的智能IC卡