Kriptográfiai protokollok

Cryptographic Protocols

A tantárgyleírás hatályossága

Hatályosság kezdete:

2026. March 21.

Hatályosság vége:

—

Tantárgy neve (magyarul, angolul)

Kriptográfiai protokollok

Cryptographic Protocols

Tantárgykód

BMEVIHIMB08

Tantárgyjelleg

—

Képzési szint

—

Kurzustípusok és óraszámok (heti/féléves)

Kurzustípus	elmélet	gyakorlat	laboratóriumi gyakorlat
óraszám (heti)	2	1	0
jelleg (kapcsolt/önálló)	—	kapcsolt	—

Tanulmányi teljesítmény/értékelés típusa

vizsga

Tantárgy kreditértéke

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

https://www.crysys.hu/education/

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

    Folyamrejtjelezők: működési elv, tulajdonságok, példák (one-time pad, Salsa20), egyszerűbb folyamrejtjelezők feltörése

    Blokkrejtjelezők és blokkrejtjelezési módok: működési elv, tulajdonságok, példák (DES, AES), többszörös rejtjelezés és a középen találkozás (meet-in-the-middle) támadás, klasszikus (ECB, CBC, CTR, stb.) és hitelesített blokkrejtjelezési módok (CCM, GCM)

    Különböző blokkrejtjelezési módok elleni támadások: padding orákulum támadás (CBC esetén), kis méretű blokkok problémája (CBC, CFB esetén), egyéb támadások

    Kriptográfiai hash- és MAC függvények: működési elv, tulajdonságok, példák (SHA-2 és SHA-3, HMAC, CBC-MAC, CMAC), hash- és MAC függvények elleni támadások (pl. születésnapi paradoxon, meet-in-the-middle, naív MAC konstrukciók támadása)

    Publikus kulcsú kriptográfiai algoritmusok (RSA, ECC): a publikus kulcsú rejtjelezés és digitális aláírás működési elve, tulajdonságai, példák (RSA, ElGamal, ECC), kapcsolódó nehéz matematikai problémák, a tankönyvi RSA támadása, PKCS#1 formázás

    Publikus kulcsú kriptográfiai algoritmusok (poszt-kvantum sémák): kódolás (McElice) és lattice (pl. NTRU) rejtjelezési sémák működési elve és tulajdonságai, kapcsolódó nehéz matematikai problémák, poszt-kvantum digitális aláírás sémák

    TLS Record protokoll: működés és támadások (pl. padding orákulum támadás, BEAST, BREACH, CRIME, stb.)

    Kulcscsere protokollok: célok, támadási modell, kulcsszállító és kulcs-megegyezés protokollok, a kulcsfrissesség biztosítása időbélyeggel és nem-megjósolható véletlen számokkal, perfect forward secrecy tulajdonság, példák protokollokra és protokollok elleni támadásokra

    Kulcsmenedzsment: kulcsok generálása és származtatása, álvéletlen generátorok működési elvei és tulajdonságai, kulcsszármaztatás nagy entrópiájú inputból (HKDF) és jelszóból (PBKDF2, scrypt, Argon2), tanúsítványok kezelése és a PKI alapelvei

    TLS Handshake protokoll: működés és támadások (pl. version rollback, POODLE, LogJam)

    Kriptográfiai protokollok WiFi hálózatokban: WEP, WPA, és WPA2 protokollok működése és támadása (pl. ChopChop, KRACK)

    Háttértár-rejtjelezés és biztonságos felhő alapú adattárolás: full disk encryption (FDE) motivációja, kihívásai, és FDE-re alkalmas blokkrejtjelezési módok működése, tulajdonságai, a felhő alapú biztonságos adattárolás követelményei, létező megoldások, példák (pl. Tresorit)

    Kriptovaluta rendszerekben használt kriptográfiai protokollok: blockchain és smart contract alapelvek, elektronikus fizetőeszközzel szemben támasztott követelmények, példák kriptovaluta rendszerekre (pl. BitCoin, Zcash)

    További alkalmazási példák (pl. IPsec, secure messaging, kriptográfiai protokollok erőforrás korlátozott beágyazott rendszerekben, programkód aláírás, stb.)

A gyakorlatok/laborok részletes tematikája

    Kriptográfiai programkönyvtár használata 1 (szimmetrikus kulcsú rejtjelezés)

    Kriptográfiai programkönyvtár használata 2 (biztonságos csatorna implementációja)

    Kriptográfiai programkönyvtár használata 3 (hibrid rejtjelezés és digitális aláírás)

    (ZH)

    A PKI gyakorlati kérdései

    Kulcscsere protokollok elleni támadások

    Side-channel támadások kriptográfiai algoritmusok ellen

A tárgy célja, hogy (i) bemutassa az alapvető kriptográfiai algoritmusok és protokollok működését és tulajdonságait, (ii) megismertesse a hallgatókkal a különböző alkalmazásokban felmerülő, kriptográfiai módszerekkel megoldható problémákat, (iii) bemutassa a problémák megoldására használt kriptográfiai protokollok elveit és gyakorlati megvalósításait, és (iv) az ismertetett protokollok részletes analízisén, valamint a gyakorlatokon és házi feladatokon keresztül betekintést nyújtson a kriptográfiai protokollok tervezési és implementációs 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 Tantermi gyakorlat Önálló munka (házi feladatok megoldása)

Tanulástámogató anyagok

Online források

Előadásokhoz rendelt online olvasnivalók (könyvfejezetek, cikkek, blogsorozatok); The Cyber Security Body Of Knowledge (CyBOK) online gyűjtemény (https://www.cybok.org/) kapcsolódó fejezetei; Niels Ferguson, Bruce Schneier, Tadayoshi Kohno, Cryptography Engineering: Design Principles and Practical Applications, Wiley, 2010

A tantárgy teljesítéséhez ajánlott előzetes ismeretek

Tudás típusú kompetenciák

(azon előzetes ismeretek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)

IT biztonság, Kommunikációs hálózatok

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)

IT biztonság, Kommunikációs hálózatok

Általános szabályok

Követelmények: Szorgalmi időszakban 1 db ZH 2 db házi feladat Az aláírás megszerzésének feltétele a ZH és mindkét házi feladat (egyenként is) sikeres teljesítése. Mind a ZH, mind a házi feladatok esetében, a sikeres teljesítéshez a maximálisan elérhető pontszám minimum 40%-át kell elérni. A ZH eredménye nem számít bele a félévvégi jegybe. A házi feladatokból maximálisan 2x25 pont szerezhető, a teljesítésükhöz tehát minimum 2x10 pontot kell szerezni. A megszerzett pontok beszámítanak a félévvégi jegybe. Vizsgaidőszakban Szóbeli vizsga (írásbeli beugróval) A vizsga sikeres teljesítéséhez a maximálisan elérhető pontszám minimum 40%-át kell elérni. A vizsgán maximálisan 50 pont szerezhető, a sikeres vizsgához tehát minimum 20 pontot kell elérni. A tárgyból szerzett pontszám: P = V + HF1 + HF2, ahol V a vizsgán szerzett pontszám, HF1 és HF2 pedig a házi feladatokból szerzett pontszám. A félévvégi jegy számítása: Jeles (5) – ha P >= 85 pont jó (4) – ha P >= 70 pont közepes (3) – ha P >= 55 pont elégséges (2) – ha P >= 40 pont elégtelen (1) – ha P < 40 pont Pótlási lehetőségek: A sikertelen vagy mulasztott ZH egyszer pótolható. A házi feladatok beadási határideje a szorgalmi időszakban van, a pontos határidők kihirdetése a félév első hetében történik. A házi feladatok pótlólagosan a kihirdetett határidők után maximum 1 héttel adhatók be, az így beadott házi feladatokra azonban 15% pontlevonás kerül alkalmazásra.

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

IT biztonság, Kommunikációs hálózatok

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.