課程資訊速覽

L3.2cmL11.6cm 項目 & 內容
課程 & 6CCS3CIS Cryptography（三年級／Level 6 版本）
授課教師 & Eamonn W. Postlethwaite（前五週）、Ngoc Khanh Nguyen（後五週）
Office hours & 以 email 預約：Eamonn 週一 16–17；Khanh 週五 13–14
上課時間 & 每週四 16–18 講課；週一或週二 tutorial
評量方式 & 100 % 一月筆試（capped resit）；期末前會提供 mock exam
討論平台 & 所有課程內容與行政問題一律使用 KEATS 論壇
參考書（非必買） & Katz–Lindell, Introduction to Modern Cryptography, 3rd ed.（簡稱 KL-IMC）
Mike Rosulek, The Joy of Cryptography（簡稱 R-JC，線上免費：https://joyofcryptography.com/）

本週學習目標

讀完本教材，你應該能夠：

  1. 用自己的話比較幾種「密碼學」的定義，並說明為何教師認為牛津字典的定義「不好」。

  2. 寫出與的語法（syntax），並清楚區分「語法」、「正確性」（correctness）與「安全性」（security）三件事。

  3. 說明一個安全定義必然包含的兩個面向：敵手不應做到的事（\(\ast\)）與敵手被賦予的能力（\(\dagger\)），並據此分析、比較不同定義的強弱與可達成性。

  4. 解釋為何「保密性」（secrecy／confidentiality）與「完整性」（integrity）是兩種不同的性質，需要不同的工具達成。

  5. 描述重放（replay）、重排（reordering）、反射（reflection）、延遲（delay）與拒絕傳遞（denial）攻擊，並知道哪些能用密碼學手段防範、哪些屬於網路工程範疇。

  6. 完整解答 Problem Set 1 的三大題，包括 MAC 安全定義 – 的比較、強不可偽造性、驗證預言機、確定性加密的風險，以及計數器與方向位元的設計。

  7. 了解 1990 年代美國將密碼學視為軍火的歷史脈絡（PGP、Netscape、Junger v. Daley），並能就「技術物如何變成法律與社會爭議」寫出一頁反思。

本教材的結構與閱讀建議

  • 第一部分｜講義精讀與延伸：依照講義投影片的順序逐節講解，並以 KL-IMC、R-JC 與原始論文補充講義中「留白」的部分（例如安全定義的形式化、Encrypt-then-MAC 的理由、歷史細節）。每節末尾的  考試重點 框標示可能在筆試出現的概念。

  • 第二部分｜Problem Set 1 詳解：先原文重述題目（），再給出詳細解答（），包含證明、反例與延伸討論。建議先自己嘗試作答，再對照解答。

  • 第三部分｜總複習：重點整理、中英術語對照表、自我測驗（附解答）與參考資料。

  • \(x \gets \mathsf{Alg}(\cdot)\) 表示 \(\mathsf{Alg}\) 可能是隨機化（randomised）演算法，\(x\) 是其一次執行的輸出；\(x = \mathsf{Alg}(\cdot)\) 則強調 \(\mathsf{Alg}\) 是確定性（deterministic）的。KL-IMC 以 \(x := \mathsf{Alg}(\cdot)\) 表示後者。

  • Problem Set 中以方框標示通訊雙方必須保密的物件（通常是金鑰），例如 \(\secret{\sk}\)、\(\secret{\ik}\)。本教材正文中為了版面簡潔，多直接寫 \(\sk\)、\(\ik\)。

  • \(\mathsf{Alg}(k,\cdot)\) 表示一個「黑盒子」（oracle，預言機）：敵手可以輸入任何 \(x\) 並取得 \(\mathsf{Alg}(k,x)\)，但看不到 \(k\)。

  • \(\calK, \calM, \calC, \calT\) 分別為金鑰空間、訊息空間、密文空間與標籤空間；\(\bits^n\) 表示長度為 \(n\) 的位元字串集合；\(a \concat b\) 表示字串串接。