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

M.Sc. Sara Ricci, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav telekomunikací (UTKO)

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.

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.

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)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MPAD-ACS magisterský navazující 2 ročník, zimní semestr, povinný
  • Program MPC-IBE magisterský navazující 2 ročník, zimní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

M.Sc. Sara Ricci, Ph.D.

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  

Cvičení na počítači

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

M.Sc. Sara Ricci, Ph.D.

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