信息系統(tǒng)安全與防護課件-浙教版(2019)高中信息技術(shù)必修2

3.2信息系統(tǒng)安全與防護信息系統(tǒng)安全性問題數(shù)據(jù)加密與安全1.密碼與密鑰（1）口令與密碼從嚴格意義上講，這里所謂的密碼應(yīng)該稱作口令（Password），用于認證用戶身份，并不是真正意義上的加密代碼。密碼通常是指按特定編碼規(guī)則，對通信雙方的數(shù)據(jù)信息進行從明文到密文變換的一種技術(shù)方法?？傊?，密碼是一種“混淆”技術(shù)，就是把公開的、標準的信息編碼表示的信息，通過一種變換手段將其變?yōu)槌ㄐ烹p方外的其他人所不能讀懂的信息編碼，這種獨特的信息編碼算法就是密碼。例如，某信息的公開編碼為“helloworld”，通過某種加密算法后變?yōu)椤癲lrowolleh”。密碼最早起源于古希臘，通常是密碼算法的簡稱，它由加密算法和解密算法組成。（2）密鑰的概念如果為了數(shù)據(jù)的安全，僅僅通過人為的事先約定來保守算法的秘密，這種算法稱為受限算法，受限算法的保密性已遠遠不能滿足需求。而通過“密鑰”可以很容易地解決這個問題。密鑰（Key）是指在密碼算法引進的控制參數(shù)，對一個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)稱為加密密鑰，解密算法中的控制參數(shù)稱解密密鑰。密碼系統(tǒng)包括明文、密文、密鑰和密碼算法四個方面。原有的信息稱為明文（Plaintext,簡稱P）;明文經(jīng)過加密變換后的形式稱為密文（Ciphertext，簡稱C）；由明文變?yōu)槊芪牡倪^程稱為加密（Enciphering，簡稱E），通常由加密算法來實現(xiàn)。由密文還原為明文的過程稱為解密（Deciphering，簡稱D），通常由解密算法來實現(xiàn)。加密明文P加密密鑰K1密文C加密過程解密密文C明文P解密密鑰K2解密過程常見的加密函數(shù)形式：C=EK1(P)常見的解密函數(shù)形式：P=DK2(C)（2）簡單加密算法①替代加密法。替代加密法的基本思想是將明文中的每個位置的字符用其他字符替代。凱撒密碼是應(yīng)用替代方法加密的經(jīng)典例子。例如，密文字母表是用正常順序的明文字母表右移3個字母替代得到的。XYZABCDEFABCDEFGHI加密過程可表示為Ci=EK1(Pi)=(Pi+3)mod26，這里的密鑰為3。解密時只要將密文中的每個字母用左移3個字母替代即可得到明文，解密過程可表示為Pi=DK2(Ci)=(Ci-3)mod26。凱撒密碼算法的程序?qū)崿F(xiàn)程序分為四個模塊：字符轉(zhuǎn)換、加密、解密、主函數(shù)調(diào)用，可以通過四個自定義函數(shù)change()、encrypt()、decrypt()、main()來實現(xiàn)。1.自定義字符轉(zhuǎn)換函數(shù)change()，該函數(shù)實現(xiàn)把輸入的字符串code，轉(zhuǎn)換為a~z之間的小寫字母字符串。2.自定義加密函數(shù)encrypt()，根據(jù)輸入的明文字符串code和密鑰key進行加密，生成密文code_new。3.自定義解密函數(shù)decrypt()，根據(jù)輸入的密文字符code和密鑰key進行解密，生成明文code_new。4.自定義主函數(shù)main()。運行main()，通過1、2來進行加、解密選擇。調(diào)用函數(shù)main()，程序運行界面如下圖所示：②換位密碼法換位密碼法的基本思想是將明文中的字符位置通過一定的規(guī)則重新排列。最簡單的換位就是逆序法，即將明文中的字符倒過來輸出。例如：明文：Howareyou?

密文：?uoyerawoH③簡單異或法異或運算，是一種邏輯運算，其數(shù)學(xué)符號為“⊕”。運算時要求把參與運算的數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)再進行按位運算。如果兩個值不相同，那么異或結(jié)果為1。如果兩個值相同，那么異或結(jié)果為0。異或運算具有如下特點：0⊕0=00⊕1=11⊕0=11⊕1=0對于任意一個字符，都可以用二進制編碼形式來表示，字符的異或運算就是對每位進行運算。簡單異或加密，就是將明文與密鑰進行異或運算，解密則是對密文用同一密鑰進行異或運算。即：P⊕K=CC⊕K=P2.對稱與非對稱密碼體制密碼體制，是指明文、密文、密鑰以及實現(xiàn)加密和解密算法的一套軟件和硬件進制。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稱密碼體制和非對稱密碼體制。若一種加密方法Ke=Kd，則稱為對稱密碼體制或單鑰密碼體制。著名的Des分組算法就是對稱密碼體制中的加密算法。若一種加密方法Ke≠Kd，則稱為非對稱密碼體制或雙鑰密碼體制。在這種方法中，加密使用的密鑰和解密使用的密鑰不相同。著名的加密算法RSA就是非對稱密碼體制的一種加密算法。練一練1.在密碼學(xué)中，需要被加密的原信息被稱為（

）A.密文B.密鑰C.密碼D.明文D2.一個密碼系統(tǒng)至少由明文、密文、加密算法、解密算法和密鑰五部分組成，其安全性主要由（）A.密文決定B.加密算法決定C.解密算法決定D.密鑰決定D3.若用簡單異或法對明