Tantárgy » BMEVIHIMA05
Biztonsági protokollok
Security Protocols
A tantárgyleírás hatályossága
Hatályosság kezdete:
2026. March 21.
Hatályosság vége:
—
| Tantárgy neve (magyarul, angolul) |
Biztonsági protokollok
Security Protocols
|
||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Tantárgykód | BMEVIHIMA05 | ||||||||||||
| Tantárgyjelleg | — | ||||||||||||
| Képzési szint | — | ||||||||||||
| Kurzustípusok és óraszámok (heti/féléves) |
|
||||||||||||
| Tanulmányi teljesítmény/értékelés típusa | félévközi érdemjegy | ||||||||||||
| Tantárgy kreditértéke | 4 | ||||||||||||
| Tantárgyfelelős |
DR. Buttyán Levente
beosztás: egyetemi tanár
elérhetőség:
buttyan.levente@vik.bme.hu
|
||||||||||||
| Tantárgyat gondozó oktatási szervezeti egység |
Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék
|
||||||||||||
| Kar | Villamosmérnöki és Informatikai Kar | ||||||||||||
| Tantárgy weboldala | — | ||||||||||||
| Tantárgy elsődleges mintatantervi jellege | — | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Erős előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Gyenge előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Párhuzamos előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Mérföldkő előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Kizáró feltétel | nincs |
Célkitűzés
Tantárgyprogram
Motiváció és alapfogalmak (1 óra)
Támadó modellek és támadási példák. Klasszikus kommunikációs biztonsági célok (titkosság, hitelesség, integritásvédelem, letagadhatatlanság, anonimitás, forgalom analízis elleni védelem). Biztonsági szolgáltatások elhelyezkedése a protokoll architektúrában.
Kriptográfiai primitívek áttekintése (2 óra)
Rejtjelező algoritmusok, hash függvények, aszimmetrikus kulcsú sémák főbb tulajdonságainak ismertetése, kriptográfiai paraméterekkel kapcsolatos gyakorlati megfontolások.
Alapprotokollok (4 óra)
Főbb blokkrejtjelezési módok ismertetése, analízise, gyakorlati alkalmazhatósága. Ismert MAC konstrukciók bemutatása, analízise, gyakorlati alkalmazhatósága. Aszimmetrikus kulcsú rejtjelezés és digitális aláírás a gyakorlatban, kapcsolódó PKCS szabványok, Elliptikus görbe kriptográfia.
Véletlenszám generálás (1 óra)
Valódi és álvéletlen generátorok, a generátor minőségének mérése. Támadó modellek és konkrét támadások ismert generátorok ellen. Álvéletlen generátorok tervezési követelményei, illusztratív tervezési példák.
Kriptográfiai (program)könyvtárak (1 óra)
Ismertebb kripto könyvtárak (pl. OpenSSL) jellemzőinek, használatának bemutatása gyakorlati példákon keresztül.
Kulcscsere protokollok tervezése és analízise (2 óra)
Kulcscsere protokollok célja, fajtái, fő szolgáltatásai. Jellemző technikák, tervezési megfontolások. Ismertebb protokollok manuális analízise, jellemző támadási módszerek bemutatása. Kulcscsere protokollok formális modellezése és biztonsági elemzése, Proverif elemző eszköz használatának bemutatása.
Publikus kulcs infrastruktúra (PKI) (2 óra)
A tanúsítvány, tanúsítványlánc, és a hitelesítés szolgáltató fogalma. A PKI elemeinek, funkcióinak, és folyamatainak bemutatása a tanúsítvány életciklusán keresztül és az X.509 szabvánnyal összefüggésben. Kulcsmenedzsment megfontolások, tanúsítvány visszavonási sémák. A PKI és az elektronikus aláírás törvényi háttere.
Biztonságos kommunikációs protokollok (8 óra)
Ismert biztonsági protokollok (SSL/TLS, IPsec, 802.1AE (MACsec), 802.1X, 802.11 biztonság) működése és analízise az alábbi bontásban:
SSL/TLS (3 óra): alprotokollok és azok feladata, TLS handshake és TLS record részletek, ismert gyengeségek és támadások, tanulságok és protokoll tervezési elvek azonosítása
IPSec (1 óra): AH, ESP, és IKEv2 prtokollok működésének bemutatása, IPSec alkalmazási példák
802.1X és 802.11 biztonság (3 óra): WEP, WPA1, WPA2 protokollok részletes bemutatása, WEP és WPA1 elleni ismert támadások, tanulságok és protokoll tervezési elvek azonosítása
802.1AE (1 óra): protokoll működésének bemutatása, alkalmazási példák
Gyakorlati hitelesítő protokollok (2 óra)
Ismert autentikációs és autorizációs protokollok (Kerberos, SAML és az OAuth) működése és analízise.
Biztonsági protokollok erőforrás korlátozott környezetben (2 óra)
Bluetooth biztonság. Kulcscsere és biztonságos kommunikáció szernzorhálózatokban. Biztonsági és privátszféra védelmi mechanizmusok RFID rendszerekben.
Biztonsági protokollok felhő alapú szolgáltatásokban (2 óra)
Biztonságos adattárolás, rejtjelezett adatokon végzett számítások.
Anonim kommunikációt biztosító protokollok (1 óra)
Az anonimitás fogalma és mérése. A mix hálózat elve. A Tor hálózat működésének bemutatása, mint a mix hálózat gyakorlati megvalósítása.
A gyakorlatok az előadáson elhangzott anyagot egészítik ki konkrét eszközök használatának illusztrálásával, valamint gyakorló feladatok végrehajtásával az alábbi témakörökben:
1. blokkrejtjelezési módok: gyakorló feladatok különböző blokkrejtjelezési módok tulajdonságaival kapcsolatban
2. MAC konstrukciók: gyakorló feladatok különböző MAC konstrukciók tulajdonságaival kapcsolatban
3. véletlenszám generálás: gyakorló feladatok különböző véletlenszám generátorok tulajdonságaival kapcsolatban
4. kripto könyvtárak használata: néhány ismertebb kripto könyvtár (pl. OpenSSL) használatának bemutatása példákon keresztül
5. kulcscsere protokollok tervezése és analízise: gyakorló feladatok kulcscsere protokoll tulajdonságaival és támadási módszereivel kapcsolatban
6. biztonsági protokollok felhő alapú szolgáltatásokban: tervezési elvek és gyakorlat bemutatása a Tresorit rendszer példáján keresztül
7. anonim kommunikációs rendszerek analízise: néhány anonim kommunikációs rendszer által nyújtott privacy mértékének kvantitatív analízise
Támadó modellek és támadási példák. Klasszikus kommunikációs biztonsági célok (titkosság, hitelesség, integritásvédelem, letagadhatatlanság, anonimitás, forgalom analízis elleni védelem). Biztonsági szolgáltatások elhelyezkedése a protokoll architektúrában.
Kriptográfiai primitívek áttekintése (2 óra)
Rejtjelező algoritmusok, hash függvények, aszimmetrikus kulcsú sémák főbb tulajdonságainak ismertetése, kriptográfiai paraméterekkel kapcsolatos gyakorlati megfontolások.
Alapprotokollok (4 óra)
Főbb blokkrejtjelezési módok ismertetése, analízise, gyakorlati alkalmazhatósága. Ismert MAC konstrukciók bemutatása, analízise, gyakorlati alkalmazhatósága. Aszimmetrikus kulcsú rejtjelezés és digitális aláírás a gyakorlatban, kapcsolódó PKCS szabványok, Elliptikus görbe kriptográfia.
Véletlenszám generálás (1 óra)
Valódi és álvéletlen generátorok, a generátor minőségének mérése. Támadó modellek és konkrét támadások ismert generátorok ellen. Álvéletlen generátorok tervezési követelményei, illusztratív tervezési példák.
Kriptográfiai (program)könyvtárak (1 óra)
Ismertebb kripto könyvtárak (pl. OpenSSL) jellemzőinek, használatának bemutatása gyakorlati példákon keresztül.
Kulcscsere protokollok tervezése és analízise (2 óra)
Kulcscsere protokollok célja, fajtái, fő szolgáltatásai. Jellemző technikák, tervezési megfontolások. Ismertebb protokollok manuális analízise, jellemző támadási módszerek bemutatása. Kulcscsere protokollok formális modellezése és biztonsági elemzése, Proverif elemző eszköz használatának bemutatása.
Publikus kulcs infrastruktúra (PKI) (2 óra)
A tanúsítvány, tanúsítványlánc, és a hitelesítés szolgáltató fogalma. A PKI elemeinek, funkcióinak, és folyamatainak bemutatása a tanúsítvány életciklusán keresztül és az X.509 szabvánnyal összefüggésben. Kulcsmenedzsment megfontolások, tanúsítvány visszavonási sémák. A PKI és az elektronikus aláírás törvényi háttere.
Biztonságos kommunikációs protokollok (8 óra)
Ismert biztonsági protokollok (SSL/TLS, IPsec, 802.1AE (MACsec), 802.1X, 802.11 biztonság) működése és analízise az alábbi bontásban:
SSL/TLS (3 óra): alprotokollok és azok feladata, TLS handshake és TLS record részletek, ismert gyengeségek és támadások, tanulságok és protokoll tervezési elvek azonosítása
IPSec (1 óra): AH, ESP, és IKEv2 prtokollok működésének bemutatása, IPSec alkalmazási példák
802.1X és 802.11 biztonság (3 óra): WEP, WPA1, WPA2 protokollok részletes bemutatása, WEP és WPA1 elleni ismert támadások, tanulságok és protokoll tervezési elvek azonosítása
802.1AE (1 óra): protokoll működésének bemutatása, alkalmazási példák
Gyakorlati hitelesítő protokollok (2 óra)
Ismert autentikációs és autorizációs protokollok (Kerberos, SAML és az OAuth) működése és analízise.
Biztonsági protokollok erőforrás korlátozott környezetben (2 óra)
Bluetooth biztonság. Kulcscsere és biztonságos kommunikáció szernzorhálózatokban. Biztonsági és privátszféra védelmi mechanizmusok RFID rendszerekben.
Biztonsági protokollok felhő alapú szolgáltatásokban (2 óra)
Biztonságos adattárolás, rejtjelezett adatokon végzett számítások.
Anonim kommunikációt biztosító protokollok (1 óra)
Az anonimitás fogalma és mérése. A mix hálózat elve. A Tor hálózat működésének bemutatása, mint a mix hálózat gyakorlati megvalósítása.
A gyakorlatok az előadáson elhangzott anyagot egészítik ki konkrét eszközök használatának illusztrálásával, valamint gyakorló feladatok végrehajtásával az alábbi témakörökben:
1. blokkrejtjelezési módok: gyakorló feladatok különböző blokkrejtjelezési módok tulajdonságaival kapcsolatban
2. MAC konstrukciók: gyakorló feladatok különböző MAC konstrukciók tulajdonságaival kapcsolatban
3. véletlenszám generálás: gyakorló feladatok különböző véletlenszám generátorok tulajdonságaival kapcsolatban
4. kripto könyvtárak használata: néhány ismertebb kripto könyvtár (pl. OpenSSL) használatának bemutatása példákon keresztül
5. kulcscsere protokollok tervezése és analízise: gyakorló feladatok kulcscsere protokoll tulajdonságaival és támadási módszereivel kapcsolatban
6. biztonsági protokollok felhő alapú szolgáltatásokban: tervezési elvek és gyakorlat bemutatása a Tresorit rendszer példáján keresztül
7. anonim kommunikációs rendszerek analízise: néhány anonim kommunikációs rendszer által nyújtott privacy mértékének kvantitatív analízise
A tárgy célja, hogy (i) megismertesse a hallgatókkal a modern vezetékes és vezeték nélküli hálózatokban felmerülő, a hálózati kommunikáció biztonságával kapcsolatos problémákat, (ii) bemutassa a biztonsági problémák megoldására használt korszerű biztonsági protokollok elveit és gyakorlati megvalósításait, és (iii) az ismertetett protokollok részletes analízisén keresztül betekintést nyújtson a biztonsági protokollok tervezési kérdéseibe.
Tanulmányi eredmények
Ez a tantárgy a KKK rendeletben meghatározott, következő kompetenciák fejlesztését szolgálja:
Tudás
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Képességek
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Attitűd
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Autonómia és felelősség
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Oktatási módszertan
Előadás és gyakorlat
Tanulástámogató anyagok
Online források
Előadások anyaga on-line elérhető, minden témakörhöz külön irodalomjegyzékkel ellátva.
A tantárgy teljesítéséhez ajánlott előzetes ismeretek
Tudás típusú kompetenciák
(azon előzetes ismeretek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
Kódolástechnika (kriptográfia)
Képesség típusú kompetenciák
(azon előzetes képességek és készségek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
nincs
Ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák
(azon ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák összessége, amelyek jelentősen hozzájárulnak a tantárgy eredményes teljesítéséhez)
Kódolástechnika (kriptográfia)
Általános szabályok
Követelmények:
A szorgalmi időszakban:
2 db házi feladat (HF1, HF2) és egy nagy ZH sikeres teljesítése.
HF1 kiadása az 3. héten, beadása a 7. héten, értékelése a 8. héten történik.
A határidőre beadott HF1 a 9. héten az értékelés alapján javítva ismét
beadható.
HF2 kiadása a 7. héten, beadása a 11. héten, értékelése a 12. héten
történik.
A határidőre beadott HF2 a 13. héten az értékelés alapján javítva ismét
beadható.
Határidőre bedott HF estében javító céllal beadott (ha a hallgató élt
ennek lehetőségével) változatra kapott érdemjegy érvényes.
Határidő után beadott HF nem javítható.
A félévi jegy számításának módja: 0.2*HF1 + 0.2*HF2 + 0.6*ZH a
legközelebbi egészre kerekítve.
Pótlási lehetőségek:
A VIK KTB 2014. nov. 19-i határozata értelmében:
- a határidőre be nem adott HF1 késedelmesen csak a 9. hétig adható be,
ha a hallgató a beadási határidő lejárta előtt a késést méltányolható
okkal nem menti ki,
- a határidőre be nem adott HF2 késedelmesen csak a 13. hétig adható be,
ha a hallgató a beadási határidő lejárta előtt a késést méltányolható
okkal nem menti ki.
A beadási határidő lejárta előtt méltányolható okkal kimentett késés
miatt be nem adott HF a szorgalmi időszak végéig pótolható.
PZH a szorgalmi időszakban, a PPZH a pótlási időszakban.
Teljesítményértékelési módszerek
Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása
Nincs megadva részletes értékelés.
Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részaránya
Nincs megadva részarány.
Vizsgaidőszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása
Nincs megadva részletes értékelés.
Vizsgarészek részaránya
Nincs megadva részarány.
Érdemjegy megállapítása
Nincs megadva érdemjegy határ.
Jelenléti és részvételi követelmények
Nincs megadva jelenléti követelmény.
Javítás, ismétlés és pótlás különös szabályai
Nincs megadva.
Rövid leírás
Nincs megadva.
Részletes leírás
Nincs megadva.
Ajánlott tantárgyak
Ajánlott a Kódolástechnika tárgy meghallgatása a Biztonsági protokollok tárgy felvétele előtt.
A tantárgy elvégzéséhez szükséges tanulmányi munka
Nincs megadva munkaidő bontás.
Tantárgykövetelmények hatályossága
Tantárgykövetelmények hatályosságának kezdete:
—
Tantárgykövetelmények hatályosságának vége:
—
Tantervi elhelyezés
Nincsenek rögzített tantervi elhelyezések ehhez a tárgyverzióhoz.