Tətbiqi kriptoqrafiya mühəndisliyiSyllabus

Subject code

MS-1418

Credits

6

Student workload

135

Semester

Autumn semester

Academic year

2

Subject type

Elective

Form of education

Full-time

Language of instruction

Azerbaijani

In-class hours

Mühazirə — 30 saat Seminar — 15 saat Cəmi — 45 saat

Out-of-class hours

Sərbəst iş — 40 saat Məsləhət — 1 saat

Fənn kriptoqrafik sistemlərin layihələndirilməsi, tətbiqi, təhlükəsizliyinin qiymətləndirilməsi və idarə olunmasının mühəndislik prinsiplərini əhatə edir. fənn çərçivəsində müasir simmetrik və asimmetrik kriptoqrafik alqoritmlər, heş funksiyaları, rəqəmsal imza, açarların yaradılması və idarə edilməsi, rəqəmsal sertifikatlar və kriptoqrafik protokolların tətbiqi öyrənilir. həmçinin kriptoqrafik həllərin sistemlərə inteqrasiyası, təhlükəsiz açar saxlama mexanizmləri, kriptoqrafik kitabxanalardan düzgün istifadə, təhlükəsiz proqramlaşdırma prinsipləri və kriptoqrafik sistemlərdə yarana biləcək zəifliklərin müəyyənləşdirilməsi nəzərdən keçirilir. fənn tələbələrdə real informasiya sistemləri üçün kriptoqrafik həllər hazırlamaq, onların təhlükəsizliyini qiymətləndirmək, uyğun alqoritm və protokolları seçmək və kriptoqrafik mexanizmləri təhlükəsiz şəkildə tətbiq etmək üzrə nəzəri və praktiki bacarıqlar formalaşdırır.

• seminar
• lecture
• presentations
• interactive discussion

1. 1

   CLO 1: Təhdid modelinə və qorunma tələblərinə uyğun kriptoqrafik həllin seçimini əsaslandırır.

2. 2

   CLO 2: Şifrləmə, autentifikasiya, açar törətmə və imza mexanizmlərinin təhlükəsiz birləşdirilmə şərtlərini izah edir.

3. 3

   CLO 3: Parol, sertifikat, TLS və açarların həyat dövrü üçün təhlükəsiz tətbiq tələblərini müəyyən edir.

4. 4

   CLO 4: Parol, sertifikat, TLS və açarların həyat dövrü üçün təhlükəsiz tətbiq tələblərini müəyyən edir.

5. 5

   CLO 5: Kriptoqrafik həllin istismar, uyğunluq və miqrasiya məhdudiyyətlərini qiymətləndirir.

1. 1.
   Tətbiqi kriptoqrafiyaya və kriptoqrafiya mühəndisliyinə girişLecture

   Tətbiqi kriptoqrafiyanın əsas anlayışları, məqsədləri və informasiya təhlükəsizliyinin təmin edilməsində rolu öyrənilir. kriptoqrafik sistemlərin layihələndirilməsi, tətbiqi və istismarı prinsipləri, məxfilik, bütövlük, autentifikasiya və inkarolunmazlıq anlayışları izah edilir. həmçinin təhlükəsizlik tələblərinə uyğun kriptoqrafik həllərin seçilməsi və real informasiya sistemlərinə inteqrasiyasının əsasları nəzərdən keçirilir.

2. 2.
   Simmetrik şifrləmənin əsaslarıLecture

   Simmetrik şifrləmənin iş prinsipi, şifrələmə və deşifrələmə prosesləri, açarların istifadəsi və idarə edilməsi öyrənilir. AES kimi müasir simmetrik şifrləmə alqoritmləri, blok şifrələmə rejimləri və onların tətbiq xüsusiyyətləri araşdırılır. eyni zamanda, zəif alqoritmlərin, uyğun olmayan parametrlərin və açarların təhlükəsiz saxlanılmamasının yarada biləcəyi risklər təhlil edilir.

3. 3.
   Autentifikasiyalı şifrləmə və nonce-un idarə edilməsiLecture

   Autentifikasiyalı şifrləmənin məxfilik və məlumat bütövlüyünü eyni zamanda təmin edən mexanizmləri öyrənilir. aes-gcm və chacha20-poly1305 kimi autentifikasiyalı şifrləmə üsullarının iş prinsipləri və tətbiq xüsusiyyətləri araşdırılır. nonce anlayışı, onun unikal saxlanılmasının əhəmiyyəti, təkrar istifadənin yaratdığı təhlükəsizlik riskləri və nonce dəyərlərinin etibarlı şəkildə idarə edilməsi üsulları izah olunur.

4. 4.
   Heş, HMAC və açar törətmə funksiyalarının tətbiqiLecture

   Kriptoqrafik heş funksiyalarının məlumat bütövlüyünün yoxlanılmasında və rəqəmsal sistemlərin təhlükəsizliyində rolu öyrənilir. sha-256 və sha-3 kimi heş alqoritmləri, HMAC vasitəsilə mesajların autentifikasiyası və HKDF kimi açar törətmə funksiyalarının tətbiqi nəzərdən keçirilir. müxtəlif kriptoqrafik məqsədlər üçün uyğun funksiyaların seçilməsi, heş dəyərlərinin yoxlanılması və açar materialının təhlükəsiz əldə edilməsi prinsipləri araşdırılır.

5. 5.
   Mesajların autentifikasiyası və təkrar ötürmədən qorunmaLecture

   Mesajların mənbəyinin təsdiqlənməsi, bütövlüyünün qorunması və icazəsiz dəyişikliklərin aşkarlanması üsulları öyrənilir. mac, HMAC və rəqəmsal imza mexanizmlərinin tətbiq xüsusiyyətləri müqayisə edilir. replay hücumlarının mahiyyəti, ardıcıllıq nömrələri, zaman nişanları, nonce və sorğu identifikatorlarından istifadə etməklə təkrar ötürmələrin qarşısının alınması metodları izah olunur.

6. 6.
   Parolların təhlükəsiz saxlanması və yoxlanmasıLecture

   İstifadəçi parollarının qorunması, təhlükəsiz saxlanması və autentifikasiya zamanı yoxlanılması prinsipləri öyrənilir. argon2id, scrypt, bcrypt və pbkdf2 kimi parol heşləmə alqoritmləri, salt və hesablama parametrlərinin əhəmiyyəti araşdırılır. parolların açıq mətn şəklində saxlanılmasının riskləri, lüğət və kobud güc hücumlarına qarşı müdafiə üsulları, həmçinin təhlükəsiz parol yoxlama mexanizmlərinin hazırlanması nəzərdən keçirilir.

7. 7.
   Hibrid şifrləmə və rsa-nın təhlükəsiz tətbiqiLecture

   Hibrid şifrləmə sistemlərinin simmetrik və asimmetrik kriptoqrafiyanı birləşdirmə prinsipləri öyrənilir. RSA alqoritminin iş mexanizmi, açar ölçüləri, təhlükəsiz padding sxemləri və tətbiq məhdudiyyətləri araşdırılır. məlumatların simmetrik açarla şifrələnməsi, həmin açarın təhlükəsiz ötürülməsi və rsa-oaep kimi uyğun mexanizmlərdən istifadə prinsipləri izah edilir. həmçinin rsa-nın müasir sistemlərdə düzgün tətbiqi və açarların qorunması məsələləri nəzərdən keçirilir.

8. 8.
   Autentifikasiyalı açar mübadiləsi və irəli məxfilikLecture

   Kriptoqrafik tərəflər arasında təhlükəsiz əlaqənin qurulması üçün açar mübadiləsi protokollarının prinsipləri öyrənilir. diffie–hellman və elliptik əyri diffie–hellman (ecdh) mexanizmləri, tərəflərin autentifikasiyası və ortaq gizli açarın əldə edilməsi prosesləri araşdırılır. i̇rəli məxfilik (forward secrecy) anlayışı, müvəqqəti açar cütlərinin istifadəsi və uzunmüddətli açarın komprometasiyası zamanı əvvəlki sessiyaların məxfiliyinin qorunması üsulları izah edilir.

9. 9.
   Rəqəmsal imzaların sistemlərə inteqrasiyasıLecture

   Rəqəmsal imzaların məlumatların bütövlüyünü, göndərənin autentifikasiyasını və müəyyən şərtlər daxilində inkarolunmazlığı təmin etməsində rolu öyrənilir. rsa-pss, ECDSA və eddsa kimi rəqəmsal imza sxemlərinin xüsusiyyətləri, açıq və məxfi açarların istifadəsi, imzanın yaradılması və yoxlanılması mexanizmləri araşdırılır. rəqəmsal imzaların proqram təminatına, sənəd dövriyyəsi sistemlərinə və api-lərə inteqrasiyası, eləcə də açarların qorunması prinsipləri nəzərdən keçirilir.

10. 10.
    Kriptoqrafik kitabxanalar və təhlükəsiz API istifadəsiLecture

    Müasir proqramlaşdırma mühitlərində kriptoqrafik əməliyyatların etibarlı kitabxanalar və api-lər vasitəsilə həyata keçirilməsi öyrənilir. openssl, libsodium və digər kriptoqrafik kitabxanaların imkanları, düzgün alqoritm və parametrlərin seçilməsi, təhlükəsiz təsadüfi ədədlərin yaradılması və açar materialının idarə olunması prinsipləri araşdırılır. hazır və sınaqdan keçirilmiş kriptoqrafik mexanizmlərdən istifadə, xüsusi alqoritmlərin sıfırdan hazırlanmasından yayınma və api-lərin yanlış istifadəsindən yaranan təhlükəsizlik boşluqlarının qarşısının alınması məsələləri izah edilir.

11. 11.
    Pki və sertifikatların təhlükəsiz yoxlanmasıLecture

    Açıq açarlı infrastrukturun (pki) arxitekturası, sertifikatlaşdırma mərkəzlərinin funksiyaları və rəqəmsal sertifikatların həyat dövrü öyrənilir. x.509 sertifikatlarının quruluşu, sertifikat zəncirinin yoxlanılması, etibarlılıq müddəti, domen adının uyğunluğu və etibar ankerlərinin rolu araşdırılır. sertifikatın ləğv edilməsinin yoxlanılması, OCSP və CRL mexanizmləri, eləcə də etibarsız və ya saxta sertifikatların qəbul edilməsinin qarşısını alan üsullar nəzərdən keçirilir.

12. 12.
    Tls 1.3 və qorunan bağlantıların qurulmasıLecture

    Tls 1.3 protokolunun iş prinsipləri, şəbəkə üzərindən ötürülən məlumatların məxfiliyini və bütövlüyünü təmin edən mexanizmlər öyrənilir. TLS əl sıxışması (handshake), server və müştəri autentifikasiyası, açarların razılaşdırılması və sessiya açarlarının yaradılması mərhələləri araşdırılır. sertifikatların yoxlanılması, təhlükəsiz şifr dəstlərinin seçilməsi, TLS parametrlərinin düzgün konfiqurasiyası və etibarsız bağlantıların aşkarlanması prinsipləri izah edilir.

13. 13.
    Açarların həyat dövrü və kms/hsm ilə idarə edilməsiLecture

    Kriptoqrafik açarların yaradılması, qeydiyyatı, saxlanması, istifadəsi, rotasiyası, arxivləşdirilməsi və ləğv edilməsi mərhələləri öyrənilir. açarların həyat dövrünün idarə olunmasında KMS (key management system) və HSM (hardware security module) həllərinin funksiyaları və tətbiq imkanları araşdırılır. girişə nəzarət, vəzifələrin ayrılması, açarların ehtiyat nüsxələrinin qorunması, audit jurnallarının aparılması və açar komprometasiyası zamanı görüləcək tədbirlər nəzərdən keçirilir.

14. 14.
    Kriptoqrafik inteqrasiyanın sınağı və səhvlərin təhliliLecture

    Kriptoqrafik mexanizmlərin proqram təminatına inteqrasiyasının düzgünlüyünü və təhlükəsizliyini yoxlamaq üçün sınaq metodları öyrənilir. funksional testlər, məlum test vektorları, mənfi sınaqlar, sərhəd halları və inteqrasiya testlərinin tətbiqi araşdırılır. yanlış açar istifadəsi, nonce-un təkrar istifadəsi, sertifikat yoxlamasının buraxılması və zəif parametrlərin seçilməsi kimi səhvlərin aşkarlanması üsulları izah edilir. test nəticələrinin təhlili, təhlükəsizlik boşluqlarının sənədləşdirilməsi və düzəlişlərdən sonra təkrar yoxlamanın aparılması prinsipləri nəzərdən keçirilir.

15. 15.
    Kriptoqrafik çeviklik və postkvant keçidin planlaşdırılmasıLecture

    Kriptoqrafik çeviklik (cryptographic agility) anlayışı, sistemlərdə kriptoqrafik alqoritmlərin və parametrlərin təhlükəsiz şəkildə dəyişdirilməsi prinsipləri öyrənilir. kvant kompüterlərinin mövcud asimmetrik kriptoqrafik mexanizmlərə yarada biləcəyi potensial risklər və postkvant kriptoqrafiyasına keçidin zəruriliyi araşdırılır. ml-kem və ml-dsa kimi postkvant alqoritmlərinin ümumi xüsusiyyətləri, kriptoqrafik inventarlaşdırma, sistemlərin uyğunluğunun qiymətləndirilməsi və hibrid həllərin tətbiqi nəzərdən keçirilir. keçid planının hazırlanması, uyğunluq və performans sınaqları, risklərin idarə edilməsi və uzunmüddətli kriptoqrafik dayanıqlığın təmin olunması məsələləri izah edilir.

1. A. j. menezes, p. c. van oorschot, s. a. vanstone. handbook of applied cryptography. CRC press, 1996. https://cacr.uwaterloo.ca/hac/
2. Nist. advanced encryption standard (aes). FIPS 197, 2023-cü il yenilənməsi. https://doi.org/10.6028/nist.fips.197-upd1
3. Rfc 9106. argon2 memory-hard function for password hashing and proof-of-work applications. 2021. https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc9106
4. Nist. module-lattice-based key-encapsulation mechanism standard. FIPS 203, 2024. https://doi.org/10.6028/nist.fips.203
5. Nist. module-lattice-based digital signature standard. FIPS 204, 2024. https://doi.org/10.6028/nist.fips.204
6. Rfc 5869. hmac-based extract-and-expand key derivation function (hkdf). 2010. https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc5869