Detail předmětu
Modern Cryptography
FEKT-MPA-MOKAk. rok: 2025/2026
Předmět zahrnuje témata týkající se moderní kryptografie a její konkrétních aplikací. Kurz zahrnuje zejména oblast: post-kvantové kryptografie, kryptografie založené na mřížce, cloudové výpočty, bezpečné zpracování dat, homomorfní šifrování, bezpečný výpočet více stran, sdílení tajemství, elektronické hlasování, blockchain, kryptoměny a ochranu osobních údajů.
Jazyk výuky
angličtina
Počet kreditů
6
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Vstupní znalosti
Jsou vyžadovány znalosti v oblasti kryptografie, algebry a programování odpovídají znalostem po absolvování předmětů ZKR (Základy kryptografie), CPT (Teorie kryptografických protokolů) a AKR (Aplikovaná kryptografie) v bakalářském studijním programu BPC-IBE.
Pravidla hodnocení a ukončení předmětu
Maximum 40 bodů je uděleno za práci v laboratořích. Závěrečný projekt/zkouška je hodnocen maximem 60 bodů.
Podmínky pro úspěšné ukončení předmětu stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.
Podmínky pro úspěšné ukončení předmětu stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.
Učební cíle
Cílem předmětu je poskytnout studentům podrobné teoretické i praktické znalosti o moderních kryptografických schématech. Kurz klade velký důraz na praktická cvičení, kde si studenti mohou sami vyzkoušet a implementovat jednotlivé technologie.
Studenti získají teoretické i praktické znalosti v oblasti současné moderní kryptografie a její konkrétních aplikací. Kurz se zaměřuje zejména na post-kvantovou kryptografii, cloudové výpočty, bezpečné zpracování dat, homomorfní šifrování, bezpečný výpočet více stran, sdílení tajemství, elektronické hlasování, blockchain, kryptoměny a ochranu osobních údajů.
Po absolvování kurzu budou studenti schopni vyvinout a implementovat moderní kryptografické systémy založených na technologiích probíraných v rámci tohoto kurzu.
Studenti získají teoretické i praktické znalosti v oblasti současné moderní kryptografie a její konkrétních aplikací. Kurz se zaměřuje zejména na post-kvantovou kryptografii, cloudové výpočty, bezpečné zpracování dat, homomorfní šifrování, bezpečný výpočet více stran, sdílení tajemství, elektronické hlasování, blockchain, kryptoměny a ochranu osobních údajů.
Po absolvování kurzu budou studenti schopni vyvinout a implementovat moderní kryptografické systémy založených na technologiích probíraných v rámci tohoto kurzu.
Základní literatura
Bernstein, D.J., Buchmann, J., Dahmen, E.: Post-Quantum Cryptography. Springer. (EN)
Goldreich, O.: Foundations of Cryptography Volume 2 - Basic Applications. Cambridge University Press. (EN)
Hundepool, A., Domingo-Ferrer, J., et al.: Statistical disclosure control. John Wiley & Sons. (EN)
Schoenmakers, B.: Lecture Notes Cryptographic Protocols. Technical University of Eindhoven. (EN)
Goldreich, O.: Foundations of Cryptography Volume 2 - Basic Applications. Cambridge University Press. (EN)
Hundepool, A., Domingo-Ferrer, J., et al.: Statistical disclosure control. John Wiley & Sons. (EN)
Schoenmakers, B.: Lecture Notes Cryptographic Protocols. Technical University of Eindhoven. (EN)
Zařazení předmětu ve studijních plánech
Typ (způsob) výuky
Přednáška
26 hod., nepovinná
Vyučující / Lektor
Osnova
1. Okruh post-kvantové kryptografie: Kryptografie založená na mřížích
2. Okruh post-kvantové kryptografie: LWE a RLWE problémy
3. Okruh post-kvantové kryptografie: Fiat-Shamir with Abort a Dilithium podpisy
4. Okruh post-kvantové kryptografie: Kryptografie založená na teorii kódování a kryptosystém McEliece
5. Okruh bezpečného zpracování dat: Homomorfní šifrování
6. Okruh bezpečného zpracování dat: Homomorfní šifrování u cloudových výpočtů
7. Okruh bezpečného zpracování dat: Sdílení tajemství a bezpečný výpočet více stran
8. Okruh bezpečného zpracování dat: Bezpečný výpočet více stran u e-voleb a cloudových výpočtů
9. Okruh decentralizovaných systémů: Blockchain a chytrý kontrakt
10. Okruh decentralizovaných systémů: Kryptoměny
11. Okruh ochrany osobních údajů: Anonymizace dat
12. Okruh ochrany osobních údajů: Diferenciální soukromí, k-anonymita a Record Linkage
2. Okruh post-kvantové kryptografie: LWE a RLWE problémy
3. Okruh post-kvantové kryptografie: Fiat-Shamir with Abort a Dilithium podpisy
4. Okruh post-kvantové kryptografie: Kryptografie založená na teorii kódování a kryptosystém McEliece
5. Okruh bezpečného zpracování dat: Homomorfní šifrování
6. Okruh bezpečného zpracování dat: Homomorfní šifrování u cloudových výpočtů
7. Okruh bezpečného zpracování dat: Sdílení tajemství a bezpečný výpočet více stran
8. Okruh bezpečného zpracování dat: Bezpečný výpočet více stran u e-voleb a cloudových výpočtů
9. Okruh decentralizovaných systémů: Blockchain a chytrý kontrakt
10. Okruh decentralizovaných systémů: Kryptoměny
11. Okruh ochrany osobních údajů: Anonymizace dat
12. Okruh ochrany osobních údajů: Diferenciální soukromí, k-anonymita a Record Linkage
Cvičení na počítači
26 hod., povinná
Vyučující / Lektor
Osnova
Laboratoř 1 - Úvod do jazyka Python
Laboratoř 2 - Knihovna Numpy a mřížka
Laboratoř 3 - LWE problém a Regevova schéma
Laboratoř 4 - PQC
Laboratoř 5 - Homomorfní šifrování
Laboratoř 6 - Plně homomorfní šifrování a aplikace
Laboratoř 7 - Sdílení tajemství
Laboratoř 8 - Bezpečné multiparty výpočty
Laboratoř 9 - Blockchain a diskuse o projektu
Laboratoř 10 - Chytré kontrakty a kryptoměny
Laboratoř 11 - Anonymizace dat
Laboratoř 12 - K-anonymita
Laboratoř 2 - Knihovna Numpy a mřížka
Laboratoř 3 - LWE problém a Regevova schéma
Laboratoř 4 - PQC
Laboratoř 5 - Homomorfní šifrování
Laboratoř 6 - Plně homomorfní šifrování a aplikace
Laboratoř 7 - Sdílení tajemství
Laboratoř 8 - Bezpečné multiparty výpočty
Laboratoř 9 - Blockchain a diskuse o projektu
Laboratoř 10 - Chytré kontrakty a kryptoměny
Laboratoř 11 - Anonymizace dat
Laboratoř 12 - K-anonymita