diplomová práce

Podpora výuky kryptografie s využitím Google Colab

Text práce 2.71 MB Příloha 1.79 MB

Autor práce: Ing. Lada Struziaková

Ak. rok: 2025/2026

Vedoucí: doc. Ing. Václav Zeman, Ph.D.

Oponent: Ing. Vlastimil Člupek, Ph.D.

Abstrakt:

Tato práce se zabývá návrhem a realizací interaktivních laboratorních úloh určených pro podporu výuky kryptografie v jazyce Python. Úlohy byly vytvořeny v prostředí Google Colaboratory a pokrývají klíčové oblasti moderní kryptografie, jako jsou šifrování a dešifrování, digitální podpisy, hashovací funkce a mechanismy zajištění integrity a autenticity dat. Praktická část práce se dále věnuje matematickým předpokladům asymetrické kryptografie, problematice bezpečného ukládání hesel, vybraným kryptografickým útokům, kvantovým algoritmům a post-kvantovým kryptografickým schématům. Závěry jednotlivých úloh jsou doplněny o interpretaci, která propojuje získané poznatky s praktickými mechanismy zajišťujícími bezpečnost dat. Výstupem práce je jednotná sada výukových materiálů doplněná o uživatelskou dokumentaci. Didaktická vhodnost a srozumitelnost vybraných úloh byla ověřena uživatelským testováním, které hodnotilo jejich obtížnost a využitelnost ve výuce.

Klíčová slova:

autentizace, dešifrování, digitální podpis, Google Colaboratory, hashovací funkce, integrita dat, interaktivní výuka, Jupyter Notebook, kvantové algoritmy, kybernetická bezpečnost, post-kvantová kryptografie, Python, šifrování

Termín obhajoby

09.06.2026

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znamkaAznamka

Klasifikace

A

Průběh obhajoby

Studentka prezentovala výsledky své práce a komise byla seznámena s posudky. Studentka obhájila diplomovou práci a odpověděla na otázky členů komise a oponenta. Otázky: 1) V úloze Classic McEliece jste pro didaktické zjednodušení nahradila Goppovy kódy kódy BCH. Jaké konkrétní bezpečnostní vlastnosti schématu jsou tímto zjednodušením zachovány a jaké naopak nejsou demonstrovány? 2) Výsledky testování ukázaly, že většina studentů při vypracovávání úloh průběžně využívala generativní AI (Gemini nebo jiné nástroje), přestože jste přístup k Gemini záměrně ve všech úlohách znepřístupnila. Jak tuto skutečnost hodnotíte z didaktického hlediska a jak byste přístup k AI v úlohách řešila při případném opakovaném nasazení materiálů? 3) V čem Vás prostředí Google Colab omezovalo při tvorbě úloh?

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Ústav

Studijní program

Informační bezpečnost (MPC-IBE)

Složení komise

doc. Ing. Václav Zeman, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Tomáš Horváth, Ph.D. (místopředseda)
Mgr. Václav Stupka, Ph.D. (člen)
Ing. Karel Kuchař, Ph.D. (člen)
Ing. Pavel Nevlud (člen)
Ing. Jan Pospíšil, Ph.D. (člen)
Ing. Pavel Paluřík (člen)
Ing. Pavel Pirohovič (člen)

Studentka Bc. Lada Struziaková zpracovala diplomovou práci na téma Podpora výuky kryptografie s využitím Google Colab. Cílem práce bylo navrhnout a realizovat sadu interaktivních laboratorních úloh pro podporu výuky kryptografie v prostředí Google Colaboratory. Zadání považuji za splněné v plném rozsahu.
Technická zpráva je přehledná, logicky členěná a svým rozsahem odpovídá požadavkům diplomové práce. Studentka vhodně propojuje teoretické základy kryptografie s praktickými výukovými materiály. Vytvořená sada úloh pokrývá klasická kryptografická témata, jako jsou digitální podpisy, hashovací funkce a bezpečné ukládání hesel, ale také moderní oblasti včetně postkvantové kryptografie.
Formální a jazyková úroveň práce je dobrá. V textu se vyskytují pouze drobné stylistické nedostatky, které nesnižují celkovou kvalitu práce. Práce s literaturou a dalšími zdroji je odpovídající charakteru tématu. Oceňuji také vytvoření uživatelské dokumentace a ověření vybraných úloh formou testování na studentech.
Výsledky práce jsou prakticky využitelné ve výuce kryptografie, a to jak v laboratorních cvičeních, tak při samostatném studiu. Studentka byla během semestru aktivní, pracovala samostatně a průběžně referovala o postupu práce. Připomínky zapracovávala svědomitě a k řešení přistupovala systematicky.
Diplomovou práci doporučuji k obhajobě. Výsledný počet bodů navržený vedoucím: 96

Známka navržená vedoucím: A

Bc. Lada Struziaková se ve své diplomové práci zabývala návrhem a realizací sady 15 interaktivních laboratorních úloh pro výuku kryptografie v jazyce Python s využitím platformy Google Colaboratory. Úlohy pokrývají matematické základy asymetrické kryptografie, klasická i post-kvantová podpisová schémata, RSA a jeho slabiny, kódově založené post-kvantové šifrování, hashovací funkce, bezpečné ukládání hesel a kvantové algoritmy. Dále k práci byla vytvořena uživatelská dokumentace a didaktické materiály pro usnadní využití úloh ve výuce.

Zadání práce bylo splněno. Výsledky práce jsou přehledně prezentovány. Práce má nadstandardní rozsah. Z formálního hlediska je práce na dobré úrovni. Na konci řádků by neměly být jednopísmenné předložky a spojky. Popisky výpisu kódu se uvádí nad výpisem kódu, ne pod ním. Jazyková úroveň je dobrá, text je srozumitelný a odborná terminologie je používána správně. Práce s literaturou je na dostačující úrovni. Autorka pracuje s 16 zdroji, mezi nimiž jsou zastoupeny odborné monografie, online dokumentace a standardizační materiály. V použité literatuře mi chybí přímý odkaz na standardizační dokumenty NIST pro ML-DSA (FIPS 204) a pro Classic McEliece, ačkoliv jsou tato schémata v práci podrobně popisována. Z odborného hlediska je práce na vysoké úrovni. Autorka prokázala znalost probíraných kryptografických principů a schopnost je didakticky zpracovat. Výsledná sada výukových materiálů je přímo využitelná v předmětech a kurzech zaměřující se na kybernetickou bezpečnost. Přístup k materiálům prostřednictvím Google Colaboratory bez nutnosti lokální instalace zvyšuje jejich dostupnost. Otázky k obhajobě:
  1. V úloze Classic McEliece jste pro didaktické zjednodušení nahradila Goppovy kódy kódy BCH. Jaké konkrétní bezpečnostní vlastnosti schématu jsou tímto zjednodušením zachovány a jaké naopak nejsou demonstrovány?
  2. Výsledky testování ukázaly, že většina studentů při vypracovávání úloh průběžně využívala generativní AI (Gemini nebo jiné nástroje), přestože jste přístup k Gemini záměrně ve všech úlohách znepřístupnila. Jak tuto skutečnost hodnotíte z didaktického hlediska a jak byste přístup k AI v úlohách řešila při případném opakovaném nasazení materiálů?
Výsledný počet bodů navržený oponentem: 90

Známka navržená oponentem: A

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová