《6.2.3数据加密》集体备课教案设计

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过程与方法目标：1、学会逆向思维，解密是加密的逆向过程；2、掌握日常密码的设定与管理技巧

情感态度与价值观：认识数据加密对于网络安全的重要性，养成良好的网络安全习惯

重点：1、数据加密、解密的过程2、移位密码（凯撒密码）、代换密码、维吉尼亚密码3、个人用户日常密码的设定和管理技巧

难点：密码分析及破解三、学习者特征分析学生对于数据加密是既熟悉又陌生又好奇。他们虽然经常要使用到各种密码，但对于计算机内部数据加密解密的过程并不了解，也很好奇。

学生已经有了使用密码的生活经验，身份验证和数据加密技术，学生还不甚了解，本课以 “家用摄像头遭入侵”作为引入，结合移位密码、代换密码、维吉尼亚密码等案例，让学生体验数据加密解密的过程，理解在不安全信道通信中数据加密的重要性！四、教学策略选择与设计本节课的内容较为抽象，因此采用情景引入和案例体验的方法，让学生身临其境，体验数据加密和解密的过程，并精心设计提问，让学生层层深入思考，理解数据加密对于网络安全的重要性。五、教学环境及资源准备教师教的资源与工具：多媒体录播教室，课件、导学案

学生学的资源与工具：多媒体录播教室，导学案六、教学过程教学过程教师活动学生活动

引入（播放“家用摄像头遭入侵”视频）不少家庭有小孩、老人、宠物等，出于安全考虑安装了家用摄像头，通过互联网，可以直接在手机上实时监控家里的情况。看了刚刚的视频，你还敢在家里安装摄像头吗？我们的手机和笔记本也都自带有摄像头，常常需要进行视频通话。在“互联网+”时代，我们的生活可能面临着日益严峻的网络安全问题。而我们目前所处的计算机网络系统存在很多公开和未公开的漏洞，在这种不安全的环境下，如何确保我们的信息安全呢？

数据加密。观看讲解数据加密的相关概念和加密解密的过程人们把可懂的文本称为明文；

把明文转换成的不可懂得文本称为密文。

把明文转换成密文的过程称为加密。

把密文变换成明文的过程称为解密。

加密和解密的过程是由密钥来控制的听自主学习一个古典密码体制——凯撒密码移位密码：将字母A—Z分别和数字0-25一一对应，明文为α，密文为β，密钥为k，则β=（α+ｋ）mod 26.

密钥K=3时即为凯撒密码。

学习导学案中凯撒密码体制做一做每三人为一组，三个人分别叫Alice，Bob，Oscar。Alice用英文给Bob写一句话，通过密钥K进行加密，将密文给Bob，同时Oscar也截获了这段密文，Alice悄悄把密钥K告诉Bob，Oscar不知道密钥K，现在请Bob和Oscar进行解密。小组活动，体验加密和解密过程。Alice和Bob在网络中通信，Oscar是黑客，截获了他们的信息，并尝试进行解密讲解Oscar，请问凯撒密码破解起来难不难？其实比较简单。密钥空间为：0-25,我们最多需要25次尝试就能破解密文。

这种方法称为暴力破解法。适用于密钥空间不大的情况。听讲解凯撒密码很不安全，很容易破解，那么在凯撒密码的基础上，我们能否设计出一种更好的加密方法呢？

代换密码。讲解代换密码凯撒密码中字母有统一的偏移值，如果每个字母的偏移值不完全相同，则为代换密码。例如：

根据排列组合的相关知识可知，代换密码的密钥空间非常大，所有可能的置换有26！种，这个数值超过了4.0×1026。听，思考提问代换密码有那么大的密钥空间，是否就很安全了呢？我们可以采用统计破解法。讲解统计破解法统计破解法：

在英文中，26个字母的使用频率有很大差异，例如字母E出现的频率远远大于字母Q

代换密码中每个字母都有且只有一个字母来置换它

基于以上两个基础，我们可以对密文中字母出现的频率进行统计，和下表作对照

过渡，提问前面的加密密钥K都为一个数字（1-25），也可以等价为一个字母。那么k可不可以是一个字母串呢？

维吉尼亚密码讲解字母A-Z对应数字0-25,每个密钥K相当于一个长度为m的字母串，维吉尼亚密码一次加密m个明文字母。

密钥空间大小：26m，每个字母可能被加密成m种字母，不能使用简单的统计破解法破解。密钥空间大，也不能使用穷尽密钥法破解。只能运用其他数学中概率分析的方法进行破解。过渡

（密码分析）一个密码体制的可靠性依赖于：加密算法和密钥空间。实际上，上面这两个古典密码体制的破解都非常容易。凯撒密码和代换密码的加密算法都非常简单，虽然代换密码的密钥空间比较大，但因为其算法太简单也很容易破解提问那么现代网络通信中的数据加密是怎样的呢？讲解目前，互联网上通常使用的是公用/私有密钥的加密技术——RSA密码体制。

RSA公开密钥密码体制。所谓的公开密钥密码体制就是使用不同的加密密钥与解密密钥，是一种“由已知加密密钥推导出解密密钥在计算上是不可行的”密码体制。