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Academic Year/course: 2020/21

453 - Degree in Mathematics

27045 - Applied and Computational Algebra


Syllabus Information

Academic Year:
2020/21
Subject:
27045 - Applied and Computational Algebra
Faculty / School:
100 - Facultad de Ciencias
Degree:
453 - Degree in Mathematics
ECTS:
6.0
Year:
4
Semester:
Second semester
Subject Type:
Optional
Module:
---

1. General information

2. Learning goals

3. Assessment (1st and 2nd call)

4. Methodology, learning tasks, syllabus and resources

4.1. Methodological overview

The methodology followed in this course is oriented towards the achievement of the learning objectives. A wide range of teaching and learning tasks are implemented, such as lectures, practice sessions and computer laboratory sessions.

4.2. Learning tasks

This course is organized as follows:

  • Lectures / practice sessions. (Two weekly sessions) The teacher will explain the theory contents. These explanations will have to be extended later by the student, with the use of notes and suitable bibliography. The tool Moodle and e-mail will be in use as a form of communication between teacher and student.
  • Computer laboratory sessions. (Two hours every two weeks). Sage will be used. Resolution of exercises and the production of computer programs.

The teaching activities and assessment tasks will take place in a face-to-face mode, except in the case that, due to the health situation, the dispositions emitted by the competent authorities and by the University of Zaragoza compel to take them in a telematic form.

4.3. Syllabus

This course will address the following topics:

Section I. Cryptography

  • Topic 1. Introduction to the cryptography.
  • Topic 2. The Advanced Encryption Standard (AES).
  • Topic 3. Public-Key Cryptography. The RSA Cryptosystem
  • Topic 4. Public-Key Cryptosystems based on the Discrete Logarithm Problem.
  • Topic 5. Elliptic Curve Cryptosystems.
  • Topic 6. Electronic Signature. The Electronic Identity Card (DNIe).
  • Topic 7. Hash Functions.

Section II. Error-Correcting Codes

  • Topic 8. Error-Detector Codes.
  • Topic 9. Linear Codes.
  • Topic 10. Encoding and Decoding..
  • Topic 11. Perfect Codes. The Hamming Codes.
  • Topic 12. Multiple-Error Correcting Codes: BCH Codes.
  • Topic 13. Error Burst Correcting Codes: The Reed-Solomon Codes.
  • Topic 14. Error Correction in RS Codes.
  • Topic 15. Applications of Error-Correcting Codes.

Section III. Computational Algebra

  • Topic 16. Introduction to Gröbner.

4.4. Course planning and calendar

Information concerning the timetable, classroom, office hours, assessment dates and other details regarding this course will be provided on the first day of class or please refer to the Faculty of Sciences website and Moodle.

4.5. Bibliography and recommended resources

  • Hardy, Darel W.. Applied algebra : codes, ciphers, and discrete algorithms / Darel W. Hardy, Fred Richman, Carol L. Walker . - 2nd ed. Boca Raton : Chapman & Hall/CRC, cop. 2009
  • Pastor Franco, José. Criptografía digital : fundamentos y aplicaciones / José Pastor Franco, Miguel Angel Sarasa López, José Luis Salazar Riaño . - 2a. ed. Zaragoza : Prensas Universitarias de Zaragoza, 2001
  • Durán Díaz, Raúl. El criptosistema RSA / Raúl Durán Díaz, Luis Hernández Encinas, Jaime Muñoz Masqué Madrid : Ra-Ma, D.L. 2005
  • Klima, Richard. E. [et al.]. Applications of abstract algebra. With Maple and MATLAB . 2nd. Ed. Taylor & Francis. 2006
  • Joyner, David. Applied Abstract Algebra. Johns Hopkins. 2004
  • Vaudenay, Serge. A Classical Introduction To Cryptography. reprint of 1st ed. 2006 Springer. 2010
  • Paar, Christof. Understanding Cryptography. Springer. 2010
  • Huppert, Bertram. Lineare Algebra. 2ª ed. Vieweg+teubner Verlag. 2010

http://biblos.unizar.es/br/br_citas.php?codigo=27045&year=2020


Curso Académico: 2020/21

453 - Graduado en Matemáticas

27045 - Álgebra aplicada y computacional


Información del Plan Docente

Año académico:
2020/21
Asignatura:
27045 - Álgebra aplicada y computacional
Centro académico:
100 - Facultad de Ciencias
Titulación:
453 - Graduado en Matemáticas
Créditos:
6.0
Curso:
4
Periodo de impartición:
Segundo semestre
Clase de asignatura:
Optativa
Materia:
---

1. Información Básica

1.1. Objetivos de la asignatura

La asignatura y sus resultados previstos responden a los siguientes planteamientos y objetivos:

Se trata de una asignatura de formación optativa dentro del Grado.

1.2. Contexto y sentido de la asignatura en la titulación

Se recomienda haber cursado las asignaturas de Conjuntos y números, Algebra lineal, y Estructuras algebraicas.

1.3. Recomendaciones para cursar la asignatura

Haber adquirido competencias de Álgebra Lineal y Geometría y de Estructuras Algebraicas 

asistencia a clases y participación activa en las mismas

resoluciones de ejercicios y problemas

trabajar los programas de ordenador que se propongan

2. Competencias y resultados de aprendizaje

2.1. Competencias

Al superar la asignatura, el estudiante será más competente para...

Desenvolverse en el manejo de los objetivos descritos (ver apartado “Resultados de Aprendizaje”)

Saber aplicar los conocimientos matemáticos a su trabajo de una forma profesional y poseer las competencias que se demuestran mediante la resolución de problemas en el área de las Matemáticas y de sus aplicaciones.

Tener la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes, particularmente en el área de las Matemáticas, para emitir juicios, usando la capacidad de análisis y abstracción, que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética.

Poder comunicar, de forma oral y escrita, información, ideas, problemas y soluciones del ámbito matemático a un público tanto especializado como no especializado.

Saber expresar con claridad, tanto por escrito como de forma oral, razonamientos,  problemas, informes, etc.

Utilizar aplicaciones informáticas con distintos tipos de software científico para experimentar en Matemáticas y resolver problemas.

Desarrollar algoritmos y programas que resuelvan problemas matemáticos, utilizando para cada caso el entorno computacional adecuado.

 

2.2. Resultados de aprendizaje

El estudiante, para superar esta asignatura, deberá demostrar los siguientes resultados...

-      Desarrollo y aplicación de algoritmos

-      Apreciar la aplicación de temas del Álgebra en problemas de interés social y tecnológico

-      Conocer en profundidad los mecanismos matemáticos que resuelven problemas de seguridad y autenticidad en trasmisiones de datos.

-      Conocer la potencia de los algoritmos derivados de las bases de Gröbner.

2.3. Importancia de los resultados de aprendizaje

Proporcionan una formación de carácter optativo dentro del Grado. (Ver Contexto y sentido de la asignatura en la titulación)

3. Evaluación

3.1. Tipo de pruebas y su valor sobre la nota final y criterios de evaluación para cada prueba

El estudiante deberá demostrar que ha alcanzado los resultados de aprendizaje previstos mediante las siguientes actividades de evaluacion

a)    Participación durante el desarrollo de las clases, tanto en las de carácter teórico, como práctico como de ordenador.

b)    Resolución de ejercicios y su presentación oral.

c)    Elaboración de programas de ordenador, en los que se materialicen algunos de los algoritmos presentados en clase, y su aplicación a casos concretos.

d)    Actividades complementarias: tests, presentaciones orales de temas relacionados con el programa, resoluciones de criptogramas, etc.

e)    Examen escrito sobre algunas partes de la asignatura.

- La calificación constará de dos partes. la primera se realizará en función de las habilidades mostradas en las actividades a), b), c) y d) anteriores, y supondrá el 60% de la nota final. La segunda se referirá a la actividad e) anterior, y su peso será del 40% sobre la calificación final. No obstante, las actividades a), b) y c) tienen el carácter de obligatorias.

- Sin menoscabo del derecho que, según la normativa vigente, asiste al estudiante para presentarse y, en su caso, superar la asignatura mediante la realización de una prueba global.

- Se valorarán las presentaciones en Latex de algunos de los ejercicios que se propongan.

 

4. Metodología, actividades de aprendizaje, programa y recursos

4.1. Presentación metodológica general

El proceso de aprendizaje que se ha diseñado para esta asignatura se basa en lo siguiente:

Las clases de teoría (dos por semana) se utilizarán para la presentación y desarrollo de los distintos temas. Este desarrollo deberá ser posteriormente ampliado por el estudiante, con el uso de apuntes y bibliografía adecuada. La resolución de ejercicios se realizará en clase semanal, y la de elaboración de programas de ordenador mediante dos horas de periodicidad quincenal.

Se utilizará la herramienta Moodle y email como una forma de comunicación entre profesor y alumno. Para las clases de prácticas de ordenador se utilizará Sage. Se pondrá a disposición del estudiante textos y apuntes que ayuden en el seguimiento de la asignatura.

4.2. Actividades de aprendizaje

- Asistencia y participación en las clases.

- Una hora semanal se dedicará a resolución de ejercicios por parte de los estudiantes. Deberán mostrar sus dotes de comunicación y razonamiento, mediante expresión oral.

- Redacción de la resolución de ejercicios utilizando Latex.

- Resolución de criptogramas (criptografía clásica) con periodicidad semanal, y de carácter optativo.

- Resolución de problemas mediante uso de ordenador (programa SAGE), con periodicidad bisemanal.

- Consulta de procedimientos de resolución de las actividades anteriores en tutorías.

- Búsqueda d eproblemas d ela vida real relacionados con los contenidos de la asignatu.ra

Las actividades docentes y de evaluación se llevarán a cabo de modo presencial salvo que, debido a la situación sanitaria, las disposiciones emitidas por las autoridades competentes y por la Universidad de Zaragoza dispongan realizarlas de forma telemática.

4.3. Programa

El programa que se ofrece al estudiante para ayudarle a lograr los resultados previstos comprende las siguientes actividades:

Parte I. Criptografía

-      1. Principios de criptografía

-      2. El sistema estándar de encriptación avanzada (AES)

-      3. Criptografía de clave pública. Método RSA

-      4. Criptosistemas basados en el problema del algoritmo discreto.

-      5. Tendencias actuales: criptografía de curvas elípticas.

-      6. Firma electrónica. El DNIe.

-      7. Funciones hash.

Parte II. Códigos correctores de errores

-      8. Códigos detectores de errores.

-      9. Códigos lineales.

-      10. Corrección de errores.

-      11. Códigos perfectos.

-      12. Códigos multicorrectores: BCH.

-      13. Códigos correctores de errores a ráfagas.

-      14. Corrección de errores en códigos RS.

-      15. Aplicaciones de códigos.

Parte III. Álgebra computacional

-      16. Bases de Gröbner

4.4. Planificación de las actividades de aprendizaje y calendario de fechas clave

Calendario de sesiones presenciales y presentación de trabajos

Ver “fechas clave e hitos clave”. Más información se colgará en el Add (Moodle)

 

la resolución de ejercicios se realizará semanalmente

las prácticas de ordenador tendrán carácter quincenal

las fechas de la evaluación final se indicarán en la web

4.5. Bibliografía y recursos recomendados

  • Hardy, Darel W.. Applied algebra : codes, ciphers, and discrete algorithms / Darel W. Hardy, Fred Richman, Carol L. Walker . - 2nd ed. Boca Raton : Chapman & Hall/CRC, cop. 2009
  • Pastor Franco, José. Criptografía digital : fundamentos y aplicaciones / José Pastor Franco, Miguel Angel Sarasa López, José Luis Salazar Riaño . - 2a. ed. Zaragoza : Prensas Universitarias de Zaragoza, 2001
  • Durán Díaz, Raúl. El criptosistema RSA / Raúl Durán Díaz, Luis Hernández Encinas, Jaime Muñoz Masqué Madrid : Ra-Ma, D.L. 2005
  • Klima, Richard. E. [et al.]. Applications of abstract algebra. With Maple and MATLAB . 2nd. Ed. Taylor & Francis. 2006
  • Joyner, David. Applied Abstract Algebra. Johns Hopkins. 2004
  • Vaudenay, Serge. A Classical Introduction To Cryptography. reprint of 1st ed. 2006 Springer. 2010
  • Paar, Christof. Understanding Cryptography. Springer. 2010
  • Huppert, Bertram. Lineare Algebra. 2ª ed. Vieweg+teubner Verlag. 2010

http://biblos.unizar.es/br/br_citas.php?codigo=27045&year=2020