資源簡介

(共28張PPT)
第9課 互傳密信有訣竅
授課人：曾老師
第三單元 用算法解決問題
學(xué)習(xí)目標(biāo)
初步了解移位密碼的基本規(guī)則，看懂用流程圖描述的移位加密算法，知道明文與密文的關(guān)系。
1
了解加密算法在保護(hù)信息安全方面的意義，增強(qiáng)信息安全意識。
2
情境思考
課堂導(dǎo)入
在古羅馬，有一位非常厲害的將軍叫愷撒。那時候，他經(jīng)常要指揮軍隊去很遠(yuǎn)的地方打仗。有一天，愷撒需要給遠(yuǎn)方的軍隊發(fā)送一條重要的消息，比如“今晚偷襲敵軍營地”。可是，消息在傳遞的途中很可能會被敵人攔截。
于是，愷撤想出了一個巧妙的辦法。他把消息里的每個字母都往后移動了3個位置。比如字母A變成了D，B變成了E。這樣原來的消息就被隱藏起來了，變成了一串看起來很奇怪的字符。信使帶著加密后的消息出發(fā)了。敵人很狡猾，他們截獲了信件。但是看著信上的內(nèi)容，敵人一頭霧水，完全不知道寫的是什么。而愷撒的軍隊收到信后，因為他們事先知道了這個秘密，把每個字母都往前移動3個位置，就又得到了原來的消息“今晚偷襲敵軍營地”。然后，他們按照計劃行動，打了一場大勝仗。
情境思考
課堂導(dǎo)入
這背后其實隱藏著一門很有趣的知識——密碼學(xué)。
在古代，人們?yōu)榱藗鬟f秘密信息，會使用各種方法進(jìn)行加密比如，把信息寫在紙條上，然后用特殊的符號或者圖案進(jìn)行掩蓋，只有知道解密方法的人才能看懂信息。
在現(xiàn)代，我們也經(jīng)常需要保護(hù)自己的信息安全，比如設(shè)置密碼、加密文件等。
今天，我們就一起來學(xué)習(xí)一種簡單的加密方法——移位密碼，看看如何用它來傳遞秘密信息。
學(xué)習(xí)活動
一 認(rèn)識簡單的移位密碼
三 信息加密與信息安全
二 與同學(xué)互傳中文密信
學(xué)習(xí)活動
學(xué)習(xí)活動一：認(rèn)識簡單的移位密碼
什么是移位密碼？
移位密碼是一種簡單的加密方法，它通過將明文中的每個字符按照一定的規(guī)則進(jìn)行移位，得到密文。只有知道移位規(guī)則的人，才能將密文解密成明文。
學(xué)習(xí)活動1：認(rèn)識簡單的移位密碼
移位密碼的加密和解密過程都基于一個固定的移位值。這個移位值可以是任意整數(shù)，通常我們用字母“k”來表示。
加密規(guī)則：對于明文中的每個字符，將其在字母表中的位置向后移動“k”個位置，得到密文。如果移動后的位置超過了字母表的末尾，就從字母表的開頭繼續(xù)計數(shù)。
什么是移位密碼？
學(xué)習(xí)活動1：認(rèn)識簡單的移位密碼
字母向右移動三位示意圖
凱撒密碼
學(xué)習(xí)活動1：認(rèn)識簡單的移位密碼
凱撒密碼
學(xué)習(xí)活動1：認(rèn)識簡單的移位密碼
明文中的所有字母在字母表中向右移動指定位后被替換成密文。例如，當(dāng)字母表中的字母向右移動三位時，A替換成D，B替換成E，以此類推。如果移動后的字母超過了字母表最后的字母Z，則需要回到字母表的開頭，繼續(xù)向右移動。
凱撒密碼
學(xué)習(xí)活動1：認(rèn)識簡單的移位密碼
在26個字母表中，下面是移動三位明文與密文的對應(yīng)關(guān)系。
解密是加密的反向操作。
例如，將加密時的向右移動三位改為向左移動三位，就可以解密。如果移動后的字母超過了字母表最前面的字母A，則需要回到字母表的最后，繼續(xù)向左移動。下面是移動三位密文與明文的對應(yīng)關(guān)系。
凱撒密碼
學(xué)習(xí)活動1：認(rèn)識簡單的移位密碼
解密是加密的反向操作。
例如，將加密時的向右移動三位改為向左移動三位，就可以解密。如果移動后的字母超過了字母表最前面的字母A，則需要回到字母表的最后，繼續(xù)向左移動。下面是移動三位密文與明文的對應(yīng)關(guān)系。
凱撒密碼游戲
學(xué)習(xí)活動1：認(rèn)識簡單的移位密碼
請同學(xué)們根據(jù)老師給出的密文進(jìn)行解密。
密文：“jrrg pruqlqj”
注意：在凱撒密碼中，標(biāo)點符號（如逗號、句號、問號等）和空格通常不進(jìn)行加密處理，直接保留在密文中。
明文：“good morning”
凱撒密碼的自然語言描述
第1步：輸入要傳送的明文。
第2步：查看第一個字母，將字母向右移動三位并輸出對應(yīng)的字母。
第3步：重復(fù)第2步操作，分別判斷并輸出第二個字母、第三個字母、第四個字母……直到處理完成原文中的所有字母。
學(xué)習(xí)活動1：認(rèn)識簡單的移位密碼
學(xué)習(xí)活動二：與同學(xué)互傳中文密信
互猜密文游戲
要求：兩個同學(xué)一組，利用移位加密的規(guī)則，給對方寫一封簡單的中文密信，然后解密并相互驗證。
學(xué)習(xí)活動2：與同學(xué)互傳中文密信
第1步：依據(jù)自己所寫密信的字?jǐn)?shù)，確定一個多行多列的方格，把明文依次放入方格中。設(shè)定的行數(shù)、列數(shù)成為密鑰的第一部分。
互猜密文游戲
第 2 步：選定要移位的列和移位的方式，如奇數(shù)列、下移 3 行。這是密鑰的第二部分。
第 3 步：把奇數(shù)列的文字依次下移 3 行，找到對應(yīng)的方格填入，下移超過最后一行的文字，回到第一行繼續(xù)下移替換，構(gòu)成密文。
學(xué)習(xí)活動2：與同學(xué)互傳中文密信
互猜密文游戲
第 4 步：兩位同學(xué)互傳加密后的密信，并嘗試解密。
解密時，按照加密的規(guī)則反向操作。例如，將加密時向下移動改為向上移動。可以給對方一些提示，如自己所用的方格數(shù)，移位的行數(shù)等，也可以雙方共享密鑰。
學(xué)習(xí)活動2：與同學(xué)互傳中文密信
在Word中，按 Alt + Shift + 上/下箭頭 上下移動行
互猜密文游戲
學(xué)習(xí)活動2：與同學(xué)互傳中文密信
算法的基本流程
加密時：
移位操作
明文
密文
解密時：
移位操作
密文
明文
學(xué)習(xí)活動三：信息加密與信息安全
加密傳輸信息
學(xué)習(xí)活動3：信息加密與信息安全
在信息傳輸過程中，為確保信息安全，發(fā)送方往往需要把原文信息進(jìn)行加密后再傳輸，接收方收到信息后通過解密，獲得原文信息。
學(xué)習(xí)活動3：信息加密與信息安全
1．為信息加密時，在字母表中改變移動的位數(shù)，如果不是移動三位，而是移動五位、七位等，是不是更安全？
討論交流
不是，字母表的密鑰空間只有25種可能（移動1到25位），攻擊者可以輕易通過窮舉法破解。
2．如果不知道移動的位數(shù)，如何破解移位密碼？
可以利用循環(huán)操作遍歷所有移位次數(shù)進(jìn)行“暴力破解”。比如，在 26 個英文字母中，把所有可能的情況全部嘗試一遍。
學(xué)習(xí)活動3：信息加密與信息安全
3．加密時，把英文字母替換成指定中文段落中的文字，或者把中文替換成字母表中指定的字母，是不是更安全？
討論交流
如果我們只是把字母換成中文，或者把中文換成字母，這其實就像玩一個換符號的游戲。雖然看起來很神秘，但聰明的人還是可以通過猜和分析找到規(guī)律，把它破譯出來。
學(xué)習(xí)活動3：信息加密與信息安全
進(jìn)一步思考：學(xué)習(xí)了移位加密算法后，有同學(xué)說，以后給自己或家長設(shè)置密碼時，也要運用所學(xué)的算法規(guī)則。先想一個自己很容易記住的密碼，然后利用移位、替換等方式，變成不容易被別人猜到的密碼。
你認(rèn)為這個做法好嗎？
討論交流
如果想要用移位加密來設(shè)計自己的密碼，可以作為一種“個人小技巧”，但建議還是結(jié)合更復(fù)雜的方法，比如密碼管理器來存儲和生成復(fù)雜的密碼，或者啟用兩步驗證來增強(qiáng)密碼的安全性。
學(xué)習(xí)活動3：信息加密與信息安全
知識延伸
在現(xiàn)代社會，信息安全越來越重要。加密算法可以幫助我們保護(hù)個人信息、商業(yè)機(jī)密、國家機(jī)密等重要信息，防止信息被非法獲取和篡改。
例如，我們在網(wǎng)上購物時，輸入的信用卡信息會通過加密算法進(jìn)行傳輸，確保信息的安全。在企業(yè)中，重要的商業(yè)數(shù)據(jù)也會通過加密算法進(jìn)行保護(hù)，防止競爭對手竊取。在國家層面，軍事機(jī)密、外交機(jī)密等重要信息也需要通過加密算法進(jìn)行保護(hù)。
1．凱撒密碼的基本算法思想就是移動字母位置并替換。
2．通過了解移位加密算法，知道明文和密文的關(guān)系。
3．加密算法在保護(hù)信息安全方面起著重要作用，保護(hù)著我們的信息安全。
4．我們設(shè)置密碼時，可以適當(dāng)運用加密算法來加密。
課堂總結(jié)
拓展與提升
1．嘗試用所學(xué)加密算法，設(shè)計一個自己的密碼本，并用這個密碼本的加密方式，加密一則信息并傳送給同學(xué)或家長，看看他們能否順利解讀出來。
2．嘗試通過網(wǎng)絡(luò)搜索，查詢還有哪些常用的加密算法以及這些算法的關(guān)鍵因素。請嘗試用流程圖描述這一環(huán)節(jié)。
好 好 學(xué) 習(xí)
天 天 向 上
授課人：曾老師

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