《操作系統(tǒng)安全加固》 教案 模塊3-任務(wù)4 使用OpenSSL對文件計算Hash值和加解密

授課班級XXXX課次12課時2教材操作系統(tǒng)安全加固教學(xué)內(nèi)容本課題教學(xué)內(nèi)容選自《操作系統(tǒng)安全加固》模塊三：重要數(shù)據(jù)加密任務(wù)4：使用OpenSSL對文件計算Hash值和加解密本次課主要教學(xué)內(nèi)容圍繞著國家計算機(jī)信息系統(tǒng)等級保護(hù)條例中對應(yīng)用和數(shù)據(jù)安全的通用技術(shù)要求的相關(guān)管理條例展開：具體包括采用校驗(yàn)碼技術(shù)或加解密技術(shù)保證重要數(shù)據(jù)在存儲過程的完整性，和采用加解密技術(shù)保證重要數(shù)據(jù)在存儲過程的中的保密性。學(xué)情分析授課對象是網(wǎng)絡(luò)信息安全專業(yè)二年級學(xué)生。知識水平：理解了Linux的基本的系統(tǒng)管理命令的使用方法；技能水平：1.能使用管理命令對Linux系統(tǒng)進(jìn)行基本系統(tǒng)管理2.能對Linux的文件與目錄基本操作認(rèn)知習(xí)慣：1.學(xué)生對理論知識理解較慢，但實(shí)踐操作能力強(qiáng)；2.學(xué)生不善于預(yù)習(xí)和歸納總結(jié)，對理論知識興趣缺乏，對技術(shù)學(xué)習(xí)缺乏精益求精的精神。教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)：列舉對文件計算HASH的算法與各自特點(diǎn)列舉對數(shù)據(jù)加解密操作時的加解密算法與各自特點(diǎn)技能目標(biāo)：能對文件計算HASH值；能對文件進(jìn)行加解密的操作；素養(yǎng)目標(biāo)：1.提高學(xué)生信息安全操作意識；2.引導(dǎo)學(xué)生遵守網(wǎng)絡(luò)安全法等法律法規(guī)；3.培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成良好的網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)習(xí)慣。教學(xué)重點(diǎn)使用OPENSSL對文件計算HASH和加解密操作教學(xué)難點(diǎn)使用OPENSSL對文件計算HASH和加解密操作教學(xué)方法基于企業(yè)OKR目標(biāo)管理、采用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法，以網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全管理員依照國家計算機(jī)信息系統(tǒng)等級保護(hù)條例的要求開展工作為任務(wù)場景，通過學(xué)習(xí)Openssl對文件的HASH與對文件的加解密操作，掌握Linux下對重要數(shù)據(jù)保證其完整性與保密性的技術(shù)手段，從而理解等級保護(hù)的技術(shù)要求，做好系統(tǒng)安全加固的網(wǎng)絡(luò)安全防線。在教學(xué)過程中采用問題引導(dǎo)法和分組討論法，培養(yǎng)學(xué)生思考問題、解決問題的能力并提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教學(xué)資源及教學(xué)環(huán)境教材：《操作系統(tǒng)安全加固》教學(xué)媒體：主流配置計算機(jī)35臺（置有Centos7虛擬機(jī)）；局域網(wǎng)絡(luò)；極域教學(xué)系統(tǒng)軟件。教學(xué)場景設(shè)計：教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容及步驟教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖課前（預(yù)習(xí)新知）1.了解密碼學(xué)；2.學(xué)習(xí)使用Openssl的命令1.發(fā)布有關(guān)Openssl視頻1.課前觀看Openssl的視頻1.回顧之前的基礎(chǔ)知識，為學(xué)習(xí)新知做準(zhǔn)備。課中（課中預(yù)習(xí)小測試）課前小測試1.發(fā)布測試題1.學(xué)生測試1．教師掌握學(xué)生自主學(xué)習(xí)的情況，方便課中調(diào)整評價課前預(yù)習(xí)情況1．教師展示課前測試情況2．評價學(xué)生情況1．學(xué)生認(rèn)真聽教師小結(jié)1．學(xué)生了解自主學(xué)習(xí)中的不足，建立自信，提升學(xué)生的興趣課中情境創(chuàng)設(shè)導(dǎo)入背景導(dǎo)入任務(wù)背景：某公司已經(jīng)安裝并部署了一臺Linux系統(tǒng)的服務(wù)器，架設(shè)并部署了Samba服務(wù)為公司內(nèi)部的各部門提供文件共享服務(wù)。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全等級保護(hù)第三級對應(yīng)用和數(shù)據(jù)安全的要求：l應(yīng)采用校驗(yàn)碼技術(shù)或加解密技術(shù)保證重要數(shù)據(jù)在存儲過程中的完整性。l應(yīng)采用加解密技術(shù)保證重要數(shù)據(jù)在存儲過程中的保密性。所以公司網(wǎng)絡(luò)安全小組按網(wǎng)絡(luò)安全等級保護(hù)第三級的上述要求，制定了公司的文件存儲的安全策略，策略要求如下：1.公司政務(wù)公開類的文件，不得任何隨意修改，需要采用認(rèn)證摘要算法計算HASH值，統(tǒng)一保存。以便進(jìn)行比對，保證不會被未授權(quán)的人隨意篡改。2.公司產(chǎn)品研發(fā)類文件歸檔后應(yīng)進(jìn)行加密保護(hù)，防止公司產(chǎn)品研發(fā)機(jī)密外泄。導(dǎo)入任務(wù)背景，啟發(fā)學(xué)生思考。思考下一步的工作任務(wù)。將工作場景轉(zhuǎn)化為教學(xué)場景，使學(xué)生在教學(xué)過程中真實(shí)體驗(yàn)并深刻理解等保相關(guān)規(guī)范，培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)安全素養(yǎng)。課中教學(xué)活動一：計算文件HASH值根據(jù)安全管理要求，提出任務(wù)：為此，管理員以普通身份admin登錄Linux系統(tǒng)服務(wù)器，使用su提升至root權(quán)限，完成下列安全運(yùn)維任務(wù)：1.對/var/share/publicinfo/目錄下的公司管理文件company_sec_policy.txt計算MD5值，將HASH值存入hash.txt2.對/var/share/publicinfo/目錄下的公司管理文件company_sec_policy.txt計算SHA1值，將HASH值存入hash.txt3.在公司company_sec_policy.txt文件后追加“CAN'TMODIFY”，然后重新計算MD5值和SHA1值。得到什么樣的結(jié)論。提出任務(wù)，啟發(fā)學(xué)生思考學(xué)生思考解讀企業(yè)安全管理中的對應(yīng)用服務(wù)的通用安全要求，并提出具體任務(wù)，使學(xué)生明確任務(wù)要求和安全管理關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生的操作規(guī)范意識，提高學(xué)生的安全職業(yè)素養(yǎng)。分析任務(wù)：開展討論，明確任務(wù)要求和任務(wù)目的：1.HASH值的知識HASH是一個單向計算過程，它常用的有MD5，SHA等算法2.HASH的特點(diǎn)改動一點(diǎn)，計算出的HASH與前完全不一樣，即“雪崩效應(yīng)”是單向計算，不能反算得出提問、設(shè)疑：在我們存儲文件怎么保證文件沒有被改動過1.回答教師提問；2.認(rèn)真聽講，記錄要點(diǎn)，明確要求通過問題引導(dǎo)式教學(xué)法，讓學(xué)生了解任務(wù)單的設(shè)計意圖，理解應(yīng)用服務(wù)加固的第一要點(diǎn)組織學(xué)生討論教師組織學(xué)生討論與展示：學(xué)生討論通過討論得到結(jié)論評價1：評價學(xué)生的討論結(jié)果教師評價學(xué)生互評增加學(xué)生自信，學(xué)會在討論中思考明確任務(wù)步驟：1.對/var/share/publicinfo/目錄下的公司管理文件company_sec_policy.txt計算MD5值，將HASH值存入hash.txt2.對/var/share/publicinfo/目錄下的公司管理文件company_sec_policy.txt計算SHA1值，將HASH值存入hash.txt3.在公司company_sec_policy.txt文件后追加“CAN'TMODIFY”，然后重新計算MD5值和SHA1值。得到什么樣的結(jié)論。下發(fā)任務(wù)單，明確任務(wù)步驟打開任務(wù)單，思考操作過程明確任務(wù)步驟，讓學(xué)生理清思路，提高操作效率。任務(wù)初探：學(xué)生根據(jù)操作視頻，討論完成任務(wù)1.下發(fā)操作視頻2.巡視指導(dǎo)學(xué)生、解答疑惑；3.組織學(xué)生演示分享；1.根據(jù)任務(wù)單及操作視頻完成實(shí)訓(xùn)任務(wù)。2.通過組間交流完成任務(wù)，并分組展示結(jié)果。通過觀看視頻演示和小組討論的合作學(xué)習(xí)方式，共同解決實(shí)際問題。評價2：教師點(diǎn)評任實(shí)戰(zhàn)環(huán)節(jié)教學(xué)點(diǎn)評：學(xué)生參與度任務(wù)完成情況學(xué)生自評、互評評價學(xué)生的參與度，提高學(xué)生自信及學(xué)生的自覺性教師評價學(xué)生練習(xí)，明確KR指標(biāo)：KR指標(biāo)1：10分鐘內(nèi)完成任務(wù)要求點(diǎn)評實(shí)戰(zhàn)結(jié)果提出KR指標(biāo)1聆聽老師的評價意見，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)對結(jié)果進(jìn)行評價總結(jié)，為突破教學(xué)重點(diǎn)筑基學(xué)生再次練習(xí)，完成KR指標(biāo)1巡視指導(dǎo)、解答疑惑反復(fù)練習(xí)培養(yǎng)學(xué)生精益求精的精神，反復(fù)訓(xùn)練直至目標(biāo)OKR達(dá)成評價3：教師點(diǎn)評展示學(xué)生的KR1活動達(dá)標(biāo)率情況對學(xué)生技能進(jìn)行小結(jié)點(diǎn)評展示KR結(jié)果聆聽教師點(diǎn)評通過任務(wù)點(diǎn)評，讓學(xué)生再次回顧實(shí)訓(xùn)過程中的技能要點(diǎn)；同時也是再次自我完善和理清制作思路的環(huán)節(jié)。課中教學(xué)活動三：加解密歸檔文件任務(wù)場景：公司網(wǎng)絡(luò)安全操作員小顧使用已經(jīng)存在管理員admin用戶，登錄Linux系統(tǒng)，對/var/share/publicinfo目錄完成如下操作：1.對該目錄下的的文件打包歸檔。（即將多個文件使用tar命令打包）2.對打包文件進(jìn)行加密，將加密文件復(fù)制到/tmp目錄中3.在tmp目錄中將打包文件解密。4.對打包文件解包，計算源和目標(biāo)處的company_sec_policy的MD5值，對比兩個文件的完整性組織學(xué)生討論組織學(xué)生討論：1.采用那一種算法2.Openssl的加解密操作的命令格式1．教師提示：在課前的視頻中發(fā)現(xiàn)Openssl的加解密的操作命令或通過搜索了解并總結(jié)學(xué)生分小組，根據(jù)教師組織完成討論通過討論，學(xué)習(xí)Openssl的加解密操作教師組織學(xué)生分小組展示討論教師組織學(xué)生分小組展示Openssl加解密的方法學(xué)生小組，上臺展示，小組討論成果通過展示，培養(yǎng)學(xué)生歸納與展示的能力教師小結(jié)學(xué)生小組討論：算法選擇AES，安全性高OPENSSL加解密的命令使用教師展示并匯總學(xué)生的討論，得到Openssl加解密的具體格式結(jié)合。學(xué)生聆聽，并記錄企業(yè)安全策略的設(shè)定的要求教師給出企業(yè)的規(guī)范，使同學(xué)了解行業(yè)要求與規(guī)范評價4：教師點(diǎn)評任務(wù)討論環(huán)節(jié)教師點(diǎn)評：學(xué)生參與度學(xué)生自評、互評激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)成果的成就感明確任務(wù)步聚：具體要求，如下：公司網(wǎng)絡(luò)安全操作員小顧使用已經(jīng)存在管理員admin用戶，登錄Linux系統(tǒng)，對/var/share/publicinfo目錄完成如下操作：1.對該目錄下的的文件打包歸檔。（即將多個文件使用tar命令打包）2.對打包文件進(jìn)行加密，將加密文件復(fù)制到/tmp目錄中3.在tmp目錄中將打包文件解密。4.對打包文件解包，計算源和目標(biāo)處的company_sec_policy的MD5值，對比兩個文件的一致性下發(fā)任務(wù)單，展示活動要求1.打開任務(wù)單，思考實(shí)現(xiàn)方法；2.認(rèn)真聽講，記錄要點(diǎn)，明確要求。了解任務(wù)提出背景和任務(wù)要求。分析任務(wù)：組織學(xué)生根據(jù)任務(wù)要求，討論任務(wù)完成步驟下發(fā)操作錄屏，組織學(xué)生觀看操作錄屏分小組討論任務(wù)步驟學(xué)生小組討論1.通過任務(wù)解讀，讓學(xué)生了解到需要分實(shí)訓(xùn)步驟與要求設(shè)置的目的。2.讓學(xué)生了解先后次序，要點(diǎn)，提高實(shí)訓(xùn)效率；教師小結(jié)任務(wù)步驟：1.打包歸檔。2.加密打包文件3.解密打包文件/tmp目錄4.分別計算兩次HASH進(jìn)行比對。1.教師根據(jù)同學(xué)討論，小結(jié)任務(wù)學(xué)生認(rèn)真聽講，記錄要點(diǎn)，明確要求通過小結(jié)任務(wù)步驟，進(jìn)一步讓學(xué)生理清操作思路，明確操作步驟。評價5：教師點(diǎn)評任務(wù)分析討論環(huán)節(jié)教師點(diǎn)評任務(wù)環(huán)節(jié)學(xué)生自評、互評激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)成果的成就感任務(wù)初探：完成任務(wù)1.任務(wù)單2.巡視指導(dǎo)學(xué)生、解答疑惑；1.根據(jù)任務(wù)單和操作視頻分組實(shí)戰(zhàn)操練2.組間討論，交流完成實(shí)戰(zhàn)1.培育學(xué)生接受任務(wù)、理解任務(wù)、團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力；2.通過實(shí)戰(zhàn)讓學(xué)生體驗(yàn)加解密的操作，為突破教學(xué)難點(diǎn)筑基。評價6：教師評價學(xué)生小組完成任務(wù)情況教師評價、組織學(xué)生結(jié)果展示學(xué)生自評、互評評價學(xué)生的參與度，提高學(xué)生自信及學(xué)生的自覺性教師提出KR2指標(biāo)：15分鐘內(nèi)按要求完成任務(wù)二操作2.對學(xué)生的交流合作情況進(jìn)行評價3.提出KR2指標(biāo)分組展示結(jié)果并聆聽教師評價明確OKR目標(biāo)促進(jìn)學(xué)生的溝通交流能力、團(tuán)隊協(xié)作能力。學(xué)生再次練習(xí)，完成KR2指標(biāo)巡視指導(dǎo)、解答疑惑反復(fù)練習(xí)培養(yǎng)學(xué)生精益求精的精神，反復(fù)訓(xùn)練直至目標(biāo)OKR達(dá)成評價7：教師點(diǎn)評展示學(xué)生的KR2活動達(dá)標(biāo)率情況對學(xué)生技能、KR目標(biāo)達(dá)成情況進(jìn)行小結(jié)點(diǎn)評聆聽教師點(diǎn)評通過任務(wù)點(diǎn)評，讓學(xué)生再次回顧實(shí)訓(xùn)過程中的技能要點(diǎn)；同時也是再次自我完善和理清制作思路的環(huán)節(jié)。課堂總結(jié)提煉要點(diǎn)教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行任務(wù)小結(jié)并補(bǔ)充；教師開展思政教育：網(wǎng)絡(luò)安全法要求企業(yè)要按等保要求，安全個體要有安全意識企業(yè)的安全要實(shí)施管理與技術(shù)都要有要求，才能實(shí)現(xiàn)安全基本要求。組織小結(jié)補(bǔ)充總結(jié)開展思政教育任務(wù)小結(jié)通過任務(wù)小結(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的溝通交流、匯報表達(dá)能力；并再次強(qiáng)化任務(wù)的重難點(diǎn)。課外作業(yè)（拓展思考）課后思考：1.請使用O