數(shù)據(jù)加密與安全 導(dǎo)學(xué)案 高中信息技術(shù)浙教版（2019）必修二

數(shù)據(jù)加密與安全導(dǎo)學(xué)案知識(shí)目標(biāo)：1、了解數(shù)據(jù)安全的必要性，區(qū)分口令與密碼。2、了解密碼、秘鑰概念3、了解常用加密算法（凱撒密碼是重點(diǎn)）4、區(qū)分對(duì)稱與非對(duì)稱密碼體制課前自學(xué)：1、通常說(shuō)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)密碼；從銀行ATM機(jī)取款時(shí)需要輸入的密碼；從嚴(yán)格意義上講，這里的密碼應(yīng)該稱為口令2、密碼通常是指按特定的編碼規(guī)則，對(duì)通信雙方的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行從明文到密文變換的一種技術(shù)方法。就是把用公開(kāi)的、標(biāo)準(zhǔn)的信息編碼表示的信息，通過(guò)一種變換手段將其變?yōu)橥ㄐ烹p方外其他人所不能讀懂的信息編碼，這種獨(dú)特的信息編碼算法就是密碼3、密碼最早起源于古希臘，通常是密碼算法的簡(jiǎn)稱，它由加密算法和解密算法組成4、秘鑰是指在密碼算法中引進(jìn)的控制參數(shù)，對(duì)一個(gè)算法采用不同的參數(shù)值，其解密結(jié)果就不同。加密算法中的控制參數(shù)稱加密密鑰，解密碼算法中的控制參數(shù)稱解密密鑰5、簡(jiǎn)單加密算法有替代密碼換位密碼，簡(jiǎn)單異或密碼，凱撒密碼屬于：替代密碼替代密碼的基本思想是將明文中的每個(gè)位置的字符用其他字符替代換位密碼將明文中的字符通過(guò)一定的規(guī)則重新排列簡(jiǎn)單異或加密：明文與密鑰異或運(yùn)算，解密則對(duì)密文用同一密鑰進(jìn)行異或運(yùn)算6、根據(jù)加密密鑰（通常記為Ke）和解密密鑰（通常記為Kd）的關(guān)系，密碼體制可以分為對(duì)稱密碼體制（即ke=kd）和非對(duì)稱密碼體制(即ke=kd)。DES屬于對(duì)稱密碼體制，RAS屬于非對(duì)稱密碼體制課中探究：（1）、請(qǐng)猜一猜以下三組字符串的原文是什么？（按小組分開(kāi)猜）1、RQVXQGDB2、SRWYRHEC3、中傳信泄輸被露在息給出解密信息：ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZXYZABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVW1、解密方法：每個(gè)字符在按字母表順序向左移3位解密密鑰是：-32、解密方法：每個(gè)字符在按字母表順序向左移4位解密密鑰是：-43、解密方法：按【287140536】位置重排中傳信泄輸被露在息012345678解密密鑰是：287140536給出解密方法并較對(duì)答案：1、ONSUNDAY（改動(dòng)過(guò)）2、ONSUNDAY（改動(dòng)過(guò)）3、信息在傳輸中被泄露（二）、初識(shí)密碼（以下內(nèi)容PPT展示）密碼的概念：明文：密文：秘鑰：加密算法與解密算法第1，2題的算屬于替代密碼，又稱凱撒密碼，第三題屬于：換位密碼（三）：1、換位密碼法：1、逆序：l[::-1]或l[-1::-1]defencrypt(code,key):defencrypt(code,key):s=[]foriinrange(len(key)):#循環(huán)key列表的長(zhǎng)度t=key[i]#列表里的值s.append(code[t])#code中第t個(gè)數(shù)加入到s中returnscode="除了奮斗別無(wú)選擇"key=[5,3,0,7,4,6,2,1]result=encrypt(code,key)print(result)#['無(wú)','斗','除','擇','別','選','奮','了']設(shè)計(jì)加密密碼（以凱撒密碼為例）1、凱撒密碼是一種簡(jiǎn)單的置換密碼，通過(guò)替代方法來(lái)實(shí)現(xiàn)加密碼。學(xué)生活動(dòng)：明文：ONSUNDAY加密過(guò)程：用正常順序的明文字母表右移3個(gè)字母得到密文密鑰：+3得到密文為密ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ明XYZABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWd012345678910111213141516171819202122232425得出：e[i]=chr((ord(c[i])-97+m)%26+97)與e[i]=chr((ord(c[i])-65+m)%26+65)2、流程圖填空：defmain():#code=input("請(qǐng)輸入加密字符串：")code="ONSUNDAY"defmain():#code=input("請(qǐng)輸入加密字符串：")code="ONSUNDAY"mlength=int(input("請(qǐng)輸入移位長(zhǎng)度:"))result=encrypt(code,mlength)print(result)if__name__=='__main__':main()defencrypt(code,m_length):b=""forcharincode:#獲取明文內(nèi)容的每一個(gè)字符，并加密t=ord(char)if'a'<=char<='z':#判斷a～z字母b=b+chr((t-97+m_length)%26+97)elif'A'<=char<='Z':b=b+chr((t-65+m_length)%26+65)else:b=b+char#字母以外的明文不變r(jià)eturnb三：對(duì)稱與非對(duì)稱密碼體制1、模型：1、12、簡(jiǎn)單異或算法:異或運(yùn)算，是一種邏輯運(yùn)算，其數(shù)學(xué)符號(hào)為“⊕”。運(yùn)算時(shí)要求把參與運(yùn)算的數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)再進(jìn)行按位運(yùn)算。如果兩個(gè)值不相同，那么異或結(jié)果為1。如果兩個(gè)值相同，那么異或結(jié)果為0。異或運(yùn)算具有如下特點(diǎn)：0⊕0=0，0⊕1=1，1⊕0=1，1⊕1=001001000⊕10110001=1111100111111001⊕10110001=01001000例1：已知字符“H“的8位二進(jìn)制為01001000，密鑰A的8位二進(jìn)制為01000001，則異或結(jié)果為：_00001001__換成10進(jìn)制為_(kāi)9____代碼如下，請(qǐng)?zhí)羁?，并運(yùn)行驗(yàn)證#方法2：直接用PYTHON的”#方法2：直接用PYTHON的”^”#此結(jié)果為10進(jìn)制c1=”H”key=”A”print(ord(c1)^ord(A))#方法1：原理型defxor(a,b):#每位異或return(int(a)+int(b))%2code="01001000"key="01000001"c=""foriinrange(len(code)):c+=str(xor(code[i],key[i]))print(c)綜合異或代碼：defxor(a,b):defxor(a,b):#每位異或return(int(a)+int(b))%2deften2two(a):#10進(jìn)制轉(zhuǎn)二進(jìn)制w=""whilea>0:w=w+str(a%2)a//=2whilelen(w)<8:#不足補(bǔ)成8位w=w+'0'returnw[::-1]#倒一下defMXor(w1,w2):#字符串異或w=""foriinrange(len(w1)):w=w+str(xor(w1[i],w2[i]))returnw代碼：if__name__=="__main__":if__name__=="__main__":code="Hello"key="1011000110110001101100011011000110110001"w1,s2=[],""foriincode:w1.append(ord(i))#取Asciiforiinw1:s2=s2+ten2two(i)#轉(zhuǎn)二進(jìn)制c=MXor(s2,key)#異或print(c)課堂練習(xí)：1、若用簡(jiǎn)單異或?qū)γ魑霓D(zhuǎn)換的ASCII碼的二進(jìn)制“11001100”進(jìn)行加密，得到密文為“01000011”，則密鑰可能為：BA、11110000B、10001111C、01001100D、010000112、已知明文為code="除了奮斗別無(wú)選擇"，采用換位密碼法進(jìn)行加密，結(jié)果為：”別選無(wú)擇了奮斗除”，請(qǐng)問(wèn)加密密鑰與解密密鑰分別為：4,6,5,7,1,2,3,0與7，4，5，6，0，2，1，33、已知明文為“GoodStudent”，采用凱撒密碼法進(jìn)行加密，加密碼的過(guò)程為：Ci=Ek(Pi)=(Pi+5),則可得密文為：LttiXyzijsy4、自主完成defencrypt(c):b=""foriinrange(len(c)):#獲取明文內(nèi)容的每一個(gè)字符，并加密defencrypt(c):b=""foriinrange(len(c)):#獲取明文內(nèi)容的每一個(gè)字符，并加密if'a'<=c[i]<='w'or'A'<=c[i]<='W':#判斷a～w或A～W間的字母b=b+chr(ord(c[i])+3)#生成密文elif'x'<=c[i]<='z'or'X'<=c[i]<='Z':#判斷x～z或X～Z間的字母b=b+chr(ord(c[i])-23)#生成密文else:b=b+c[i]#字母以外的明文不變r(jià)eturnbdefmain():#code=input("請(qǐng)輸入加密字符串：")code="GOODSTUDENT"result=encrypt(code)print(result)if__name__=='__main__':main()defencrypt(code,m_length):defencrypt(code,m_length):b=""forcharincode:#獲取明文內(nèi)容的每一個(gè)字符，并加密t=ord(char)#取Ascii碼if'a'<=char<=chr(ord('z')-m_length)or'A'<=char<=chr(ord('Z')-m_length):b=b+chr(t+m_length)elifchr(ord('z')-m_length+1)<=char<='z'orchr(1+ord('Z')-m_length)<=char<='Z':b=b+chr(t-(26-m_len