密码学教学实验套件

  密码学教学实验套件由北京数缘科技有限公司自主研发于2019年,型号为MMCryptSet-01。整个套件由密码学教学实验软件MathMagic CryptEdu(型号MMCrypt-111)、密码实验智能卡(型号MMCrypt-11-xxx系列)、智能卡开发包(选配,型号MMCrypt-102)、以及读卡器和实验箱等配件构成。

图1  密码学教学实验套件实物与教材照片


图2  密码学教学实验套件课程列表

  密码学教学实验套件重点演示了经典密码学教材中主流密码算法、协议与应用的实验,同时还提供了古典密码的频率分析、分组密码分析、侧信道分析等密码教材中比较少见的热门分析技术,以及随机性检测、素性检验等密码周边技术的演示实验,可在教学演示、科学研究等领域中广泛应用。套件的主要特点可归纳为下列几点:
  •  形象的双向互动。密码学教学实验套件最大特点是由计算机、智能卡两个密码计算实体构成,二者分别扮演密码学中Alice和Bob的角色。学生可分别操作计算机端、智能卡端的程序进行实验,身临其境地完成实际的密码功能。由于现实中密码产品的形态以智能卡、USB Key为主,用户可通过本套件掌握该类商用密码产品的工作原理。
  •  丰富的教学案例。密码学教学实验套件以《应用密码学手册》、《密码编码学与网络安全——原理与实践》、《应用密码学》、《现代密码学——理论与实践》四本经典密码学教材为参考,设计了古典密码、分组密码、公钥密码、序列密码、杂凑函数、密码协议、侧信道分析、数学基础、其它技术等9大板块共60余个实验内容,覆盖到《密码学》课程的主要内容,能够为教师授课提供丰富的演示案例。
  •  自助式实验学习学生使用该平台时,完全可以在脱离教师指导时自行学习。一方面,软件中配套了详细的教程,包括操作流程指导和算法原理讲解;另一方面,密码学教学实验套件中密码算法的源代码面向授权用户开源,学生可以从带有注释的源代码中理解密码学原理,或直接修改代码以验证相关原理。
  •  便利的二次开发。密码学教学实验软件提供了常见密码算法运算过程中的每一步中间值,可为用户在其它平台的密码开发提供准确的测试用例。同时它提供了便利的二次开发接口,用户可在现有框架下扩展开发任意的教学、演示案例,并集成到本软件中。该功能可用于教师自主开发任意密码算法的教程,参加竞赛的学生自主制作密码攻防作品,以及科研工作者开发新密码算法和分析算法的演示

图3  PC和智能卡分别扮演密码学中的Alice和Bob

图4  软件界面

  密码学教学实验套件中可选配智能卡开发包,用户可基于该开发包对智能卡进行其它密码算法的二次开发,以实现更丰富的教学演示功能;也可以用其设计出实用的密码产品,应用于门禁、电子支付、身份认证等领域。长期以来,研发团队紧密跟进密码学研究前沿,未来将继续在软件中扩充各种新型密码技术,新版本的软件将对老用户免费开放。
  密码学教学实验套件的硬件设备轻便,用户操作简单,能够为教师授课、学生学习、科学研究的实验部分提供平台支撑。其研发团队由工作在教学、研究、开发一线的科研和技术人员构成,未来我们将从用户的切身诉求出发,继续完善服务理念、提高产品质量,力求实现更优质的服务。

图 5  支持多种密码实验案例的智能IC卡