计算机与网络安全科研项目：数字证书、区块链等加密技术及其在软件开发与信息传输中的应用【大学组】

导师学校介绍

卡内基梅隆大学（CMU）始建于1900年，是世界范围内颇负盛名的私立研究型大学，拥有世界历史最悠久的计算机学院之一，在2020年QS世界大学计算机科学排名中位列第3，2019年U.S.News计算机科学美国排名第一位。“截至2021年1月，学校的教员和校友中共有20人获得诺贝尔奖，13人获得图灵奖，22人获评美国艺术与科学院院士，19人进入美国科学促进会，72人入选美国国家学院。”

导师详细介绍

导师昵称

Vipul

导师级别

终身教授

导师学校

卡内基梅隆大学(CMU)

Vipul导师现任卡内基梅隆大学CMU计算机科学部门终身教授，曾任前微软印度研究院密码学与复杂性组研究员。他在学术领域硕果累累。他曾荣获2016年ACM计算机与通信安全会议（CCS）时间检验奖，并且位列2013年福布斯科学和医疗领域“30位30岁以下人物榜（30 under 30）”。Vipul导师曾在《麻省理工科技评论》、Slashdot、《自然》等热门科学刊物上发表多篇文章，受邀至麻省理工学院MIT、普林斯顿大学、德里印度理工学院等高等学府发表演讲。他曾在Crypto、Eurocrypt和ACM CSS等会议的项目委员会任职，并且在Crypto、Eurocrypt、STOC、FOCS和ACM CCS等密码学顶级会议上发表技术论文80余篇，堪称同时代论文引用量最多的密码学家之一。

Prof.Vipul is a winner of several honors including a 2016 ACM CCS test of time award,a Microsoft Research graduate fellowship,and,a Google outstanding graduate student award.He was named to the Forbes magazine 30 under 30 list of people changing science and healthcare in 2013.His research has received media coverage at popular science publications such as MIT technology reviews,Slashdot,and,Nature news.He has given invited lectures at places such as MIT,Princeton,and,IIT Delhi.He has served on program committees of conferences such as Crypto,Eurocrypt and ACM CCS.He has published over 80 technical papers at top conferences in cryptography such as at Crypto,Eurocrypt,STOC,FOCS,and,ACM CCS.He is broadly interested in all areas of cryptography(and in theoretical computer science in general).

适合人群

方向：理工

专业：计算机科学

适合专业：计算机科学，电子与计算机科学，物联网，网络与信息安全，密码学

项目价格：33800

项目周期：7周在线小组科研+5周论文指导

是否建议高中生学习：否

是否建议大学生学习：是

语言：英文

难度：中级/高级难度

建议具备的基础：网络安全、信息安全、计算机科学、软件工程专业或对上述领域感兴趣的学生；学生需要了解计算机网络架构，具备微积分、线性代数及概率论与数理统计基础

科研项目产出

7周在线小组科研学习+5周论文指导学习共125课时+不限时论文指导

学术报告

优秀学员获主导师Reference Letter

EI/CPCI/Scopus/ProQuest/Crossref/EBSCO或同等级别索引国际会议全文投递与发表指导（可用于申请）

结业证书

成绩单

项目介绍

项目将探索古典密码学与现代密码学的差别，讲授一次性密码本及其理论上的牢不可破性与局限性、模算数和数论、单向哈希函数、数字签名、堪称“现代经典密码”的对称密钥加密、密钥交换协议和数字认证等。学生将通过亲身实践，掌握密码学和网络安全基础理论，在项目结束时提交小组报告，进行成果展示。

个性化研究课题参考：

基于人工智能技术的密码算法分析方法

信息论安全MPC协议的通信复杂性研究

新型对称密码设计框架迭代

适用于区块链技术的高效证明协议

项目背景

密码学和网络安全正在潜移默化地影响着日常生活：大到金融和军事，小到微信和Whatsapp，不一而足。当你打算使用信用卡在网上购物结账时会发生什么？如何确保网络银行系统的安全？我们能否设计一种无法破译的密码？这些问题的答案，将在项目中一一为你揭晓。

密码学是一门古老的艺术。第二次世界大战期间，德军使用恩尼格玛密码机（Enigma）为信息加密传递情报。这一密码系统最终被一支由英国数学家组成的专门小组破译，盟军从此扭转了战局。人们普遍认为，它的破译使盟军的胜利提早了两年。计算机科学之父阿兰·图灵就是专门小组的一员。他发明了“Bombe”密码破解机，使用明文尝试所有可能的密钥。这台机器被视为现代计算机的先驱。

现代密码学不仅涉及密码和加密方案设计，还涵括数字签名、保障网上通信安全的密码协议和数字证书等。学生将通过学习上述部分内容建立起密码学的基础知识架构。

学生可以在导师给定的范围内自行选择研究课题并且完成研究。（可选范围：数字签名、比特币、加密方案和二战经典密码）

项目大纲介绍

古典密码学与现代密码学初探Applications of modern cryptography,fixed-shift cipher,Caesar cipher,classical ciphers continued:Vigenere cipher,substitution cipher,homophonic cipher

一次性密码本与一次性消息认证码One-time pad,security analysis of one-time pad,tampering attacks on one-time pad,one-time message authentication code(MAC),security analysis,moving towards computational cryptography

模算数、数论与单向哈希函数Basics of number theory and modular arithmetic,discrete log problem,DDH problem,one-way hash functions,and etc

数字签名与对称密钥加密Digital signatures,symmetric key encryption,designing one-time digital signatures,problem of key management,and etc

密钥交换协议与数字证书Diffie-Hellman Key exchange,public-key encryption,El Gamal encryption,digital certificates,and etc.

项目回顾与成果展示Program Review and Presentation

论文辅导Project Deliverables Tutoring

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