Weekly outline

  • General

    Χειμερινό Εξάμηνο 2018-2019

    Διδάσκοντες:


    Βοηθοί Διδασκαλίας:


    Διαλέξεις:

    • Τρίτη 17:45-19:30 (αίθουσα 1.1.29, Παλαιό Κτίριο Ηλεκτρολόγων)  
    • Παρασκευή 16:15-18:00 (αίθουσα 1.1.29, Παλαιό Κτίριο Ηλεκτρολόγων)   

    Έναρξη: Τρίτη, 2 Οκτωβρίου 2018


  • 1 October - 7 October

    ΤΡΙΤΗ 2/10

    • Διαδικαστικά.
    • Εισαγωγή.
    • Στόχοι της Κρυπτογραφίας.
    • Επισκόπηση βασικών λειτουργιών και πρωτοκόλλων.
    Slides: Lec0

    ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 5/10

    • Κλασικά συστήματα (αντικατάστασης, Καίσαρα, Vigenere cipher) και κρυπτανάλυσή τους.
    • Δείκτης σύμπτωσης (Coincidence Index).
    • Τέλεια μυστικότητα (perfect secrecy). Ισοδύναμες συνθήκες. Random Shift cipher.
    Slides: Lec1 (1-25)

    Προτεινόμενη μελέτη: 

    • [ΖΠΓ]: κεφ. 1 (έως και 1.4.3)
    • [BoSh]: κεφ. 2.2

    [ΖΠΓ]: Ε. Ζάχος, Α. Παγουρτζής, Π. Γροντάς: Υπολογιστική Κρυπτογραφία, Κάλλιπος, 2015. 
    [LK2]: Jonathan Katz and Yehuda Lindell: Introduction to Modern Cryptography (2nd edition).
    [BoSh]: D. Boneh and V. Shoup: A Graduate Course in Applied Cryptography (free draft, κατεβάστε την τελευταία έκδοση)


    • 8 October - 14 October

      ΤΡΙΤΗ 9/10

      • One-time pad. Μήκος κλειδιού για perfect secrecy.
      • Unicity distance
      • Ορισμοί ασφάλειας, υπολογιστική ασφάλεια.
      • Κρυπτοσυστήματα ρεύματος (εισαγωγή). Κρυπτοσυστήματα μετάθεσης και γινομένου.
      • Ασύμμετρη κρυπτογραφία: κρυπτοσύστημα Merkle-Hellman, επίθεση Shamir.
      Slides: Lec1 (26-42)

      Προτεινόμενη μελέτη: [ΖΠΓ] 1.4, 5.7 (έως 5.7.3, συνοπτικά), 6.3 


      ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 12/10

      • Εισαγωγή στη Θεωρία Αριθμών. Διαιρετότητα, ιδιότητες ΜΚΔ.
      • Ευκλείδειος αλγόριθμος, υπολογισμός αντιστρόφου modulo n.
      • Αριθμητική υπολοίπων, ο δακτύλιος Zm. Πρώτοι και σχετικά πρώτοι αριθμοί.
      • Συνάρτηση φ του Euler. Θεωρήματα Fermat (μικρό) και Euler.

      Slides: Lec2 (1-15)

      Προτεινόμενη μελέτη: [ΖΠΓ] 2.1





      • 15 October - 21 October

        ΤΡΙΤΗ 16/10
        • Κινέζικο θεώρημα υπολοίπων
        • Θεωρία ομάδων, τάξη στοιχείου και ομάδας, κυκλικές ομάδες, γεννήτορες
        • Σύμπλοκα, ομάδα πηλίκο, Θεώρημα Lagrange
        • Έλεγχος πρώτων με θεώρημα του Fermat

        Προτεινόμενη μελέτη: [ΖΠΓ] 2.2, 2.3

        ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 19/10
        • Η δομή της ομάδας Z*p
        • Η δομή της ομάδας U(Zpq)
        • Τετραγωνικά Υπόλοιπα, τετραγωνικές ισοτιμίες, κριτήριο Euler
        • Σύμβολα Legendre και Jacobi
        • Ευεπίλυτα και δυσεπίλυτα αριθμοθεωρητικά προβλήματα
        Slides: Lec2 (διαφ. 30-44)


        Προτεινόμενη μελέτη: [ΖΠΓ] 2.4, [LK2] 7.1-7.3 (συμπληρωματικά)


        • 22 October - 28 October

          ΤΡΙΤΗ 23/10

          • Κρυπτοσυστήματα τμήματος. 
          • Δίκτυα Feistel. 
          • Κρυπτοσύστημα DES, S-boxes, MITM attack. 
          • Βελτιώσεις: 3-DES, DES-X. 
          • Τρόποι λειτουργίας block ciphers: ECB, CBC, CFB, OFB, CTR. 
          Slides: Lec3

          Προτεινόμενη μελέτη: [ΖΠΓ] 5.1-5.3

          ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 26/10

          • Κρυπτοσύστημα AES. 
          Slides: link

          Προτεινόμενη μελέτη: [ΖΠΓ] 5.4-5.6


          • Εισαγωγή στην ψευδοτυχαιότητα.
          Slides: Lec4

          Προτεινόμενη μελέτη: [LK2] 3.3

          • 29 October - 4 November

            ΤΡΙΤΗ 30/10

            • Ορισμός κρυπτοσυστήματος
            • Δυνατότητες αντιπάλου - Επιθέσεις
            • Εμπειρική ασφάλεια (Kerckhoffs) - Σημασιολογική ασφάλεια - Μη διακρισιμότητα
            • Γενική μορφή κρυπτογραφικών αναγωγών
            • Ανταλλαγή κλειδιού Diffie - Hellman

            Slides: Lec 5

            Προτεινόμενη μελέτη: 

            [ΖΠΓ]: Ενότητες 1.3, 1.4, 6.5.1

            [LK2]:  Ενότητες 1.4, 3.1, 3.2, 3.4, 3.7 8.3.2, 10.3, 10.4


            ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 2/11

            • Ψευδοτυχαιότητα
            • Η γεννήτρια Blum-Blum-Shub
            • Κρυπτοσυστήματα ροής
            • Η γεννήτρια RC4
            • Καταχωρητές γραμμικής ανάδρασης (LFSR)
            Slides: Lec4

            Προτεινόμενη μελέτη: [LK2] 3.3, [BoSh] 3.1, 3.2, 3.9, 3.10, [ΖΠΓ] 5.7

            • 5 November - 11 November

              ΤΡΙΤΗ 6/11

              • Παραγοντοποίηση, πρώτοι αριθμοί, πυκνότητα πρώτων
              • Έλεγχοι πρώτων αριθμών Fermat & Miller-Rabin, αριθμοί Carmichael
              Slides: Lec6 (1-9) 

              Προτεινόμενη μελέτη: [ΖΠΓ] 4.5 (όχι AKS)

              ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 9/11

              • Το πρόβλημα της παραγοντοποίησης
              • Μέθοδος rho, μέθοδος Dixon
              Slides: Lec6 (10-20)


              Προτεινόμενη μελέτη: [ΖΠΓ] 4.6 


              • Μονόδρομες συναρτήσεις
              • Συναρτήσεις σύνοψης
              Slides: Lec7 (1-13)

              Προτεινόμενη μελέτη: [ΖΠΓ] κεφ. 8.1-8.3



              • 19 November - 25 November

                ΤΡΙΤΗ 20/11 - RSA

                • Κρυπτογραφία Δημοσίου Κλειδιού
                • Ορισμός RSA
                • Αριθμοθεωρητικές επιθέσεις
                • Μοντελοποίηση - Ιδιότητες Ασφάλειας
                • Παραλλαγές για IND-CPA, IND-CCA

                Προτεινόμενη μελέτη: 

                [ΖΠΓ]: Ενότητες 6.1, 6.2, 6.4

                [LK2]: Ενότητες 11.1, 11.2, 11.5.1, 11.5.2, 11.5.4, 11.5.6


                ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 23/11 - MAC

                • Ακεραιότητα / γνησιότητα μηνύματος (MAC)
                • HMAC
                • Authenticated encryption
                Slides

                Προτεινόμενη μελέτη: [BoSh] 8.7, 9.1-9.4 (συνοπτικά)

                • 26 November - 2 December

                  ΤΡΙΤΗ 27/11 - ΚΡΥΠΤΟΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΔΙΑΚΡΙΤΟΥ ΛΟΓΑΡΙΘΜΟΥ

                  • Διακριτός Λογάριθμος: Προβλήματα και Αλγόριθμοι
                  • Το κρυπτοσύστημα ElGamal (Ορισμός, Ασφάλεια,
                  • Παραλλαγές)
                  • Σχήματα Δέσμευσης με βάση το DLP
                  • Διαμοιρασμός απορρήτων - Shamir Secret Sharing -
                  • Threshold ElGamal 

                  Slides

                  Προτεινόμενη μελέτη: 

                  [ΖΠΓ]: Ενότητες 6.5, 9.2, 9.3

                  [LK2]: Ενότητες 9.2.1, 9.2.2, 11.4.1, 11.4.2, 11.4.4, 13.3


                  ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 30/11 - Επίλυση-Συζήτηση 1ης, 2ης σειράς ασκήσεων  


                  • 3 December - 9 December

                    ΤΡΙΤΗ 04/12 - ΑΠΟΔΕΙΞΕΙΣ ΜΗΔΕΝΙΚΗΣ ΓΝΩΣΗΣ

                    • Εισαγωγή - Διαισθητικά παραδείγματα
                    • Ορισμός - Εφαρμογές στην Θ. Πολυπλοκότητας - Παραλλαγές
                    • Σ-πρωτόκολλα
                    • Witness Indistinguishable & Witness Hiding Πρωτόκολλα

                    Slides

                    Προτεινόμενη μελέτη: 

                    [ΖΠΓ]: Κεφάλαιο 10


                    ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 7/12 - ΨΗΦΙΑΚΕΣ ΥΠΟΓΡΑΦΕΣ

                    • Ορισμός - Μοντελοποίηση Ασφάλειας
                    • Ψηφιακές Υπογραφές RSA και ElGamal-DSA
                    • Υπογραφές μιας χρήσης
                    • Τυφλές υπογραφές
                    • Αδιαμφισβήτητες υπογραφές, υπογραφές Fail-Stop (σύντομη αναφορά)

                    Slides

                    Προτεινόμενη μελέτη: 

                    [ΖΠΓ]: Κεφ. 7 (έως και 7.6.2)


                    • 10 December - 16 December

                      ΤΡΙΤΗ 11/12 - ΕΛΛΕΙΠΤΙΚΕΣ ΚΑΜΠΥΛΕΣ & PAIRINGS

                      • Ελλεπτικές καμπύλες - Μαθηματικό υπόβαθρο
                      • Κρυπτογραφικά πρωτόκολλα
                      • Pairings
                      • Εφαρμογές Pairings στην κρυπτογραφία

                      Slides

                      Προτεινόμενη μελέτη: 

                      [ΖΠΓ]: Ενότητες 12.2, 12.3

                      [LK2]: 8.3.4


                      ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 14/12 - ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ HASH FUNCTIONS 

                      • Δέσμευση, απόκρυψη
                      • Ρίψη νομίσματος
                      • Χρονοσήμανση
                      • Αποθήκευση password, αλάτι
                      • Proof-of-Work
                      • Δέντρα Merkle

                      Slides

                      Προτεινόμενη μελέτη: [ΖΠΓ] κεφ. 8.4-8.6

                      • 17 December - 23 December

                        ΤΡΙΤΗ 18/12 - CRYPTOGRAPHIC VOTING

                        • Απαιτήσεις ηλεκτρονικών ψηφοφοριών
                        • Ομομορφικά συστήματα
                        • (Επαληθεύσιμα) Δίκτυα Μίξης
                        • Ψηφοφορίες με τυφλές υπογραφές
                        • Ανοιχτά Θέματα 

                        Slides  

                        ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 21/12 - BLOCKCHAIN & ΚΡΥΠΤΟΝΟΜΙΣΜΑΤΑ

                        • Εισαγωγή σε Blockchain & Consensus

                        Slides

                        • Εισαγωγή στο Bitcoin (transactions, blocks, proof-of-work)

                        Slides (δείτε και www.blockchain-course.org)