資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
第1.3課《活動三信息的加密與解密方法》教學設計
課題 活動三信息的加密與解密方法 單元 第一單元 學科 信息科技 年級 七年級
核心素養目標 信息意識：關注信息保護，重視加密安全風險。計算思維：運用邏輯思維和運算處理加密解密。數字化學習與創新：用數字化工具創新，推動信息產業發展。信息社會責任：保障信息傳輸安全，合理用技術，保國家信息安全。
教學重點 1、信息加密和解密的基本概念、過程和方法。2、對稱加密和非對稱加密的特點和區別。3、信息加密過程中的安全風險及防范意識。
教學難點 1、理解凱撒加密輪盤、位移加密等具體加密解密算法的原理并進行實際操作。2、把握加密算法的自主可控對于國家信息安全的重要性。3、如何在實際場景中合理選擇和運用對稱加密或非對稱加密方式。
教學過程
教學環節 教師活動 學生活動 設計意圖
導入新課 第1.3課 《活動三 信息的加密與解密方法》板書課題。1、視頻2、隨著互聯網的發展，金融、商業、生產和管理等很多重要的活動都通過互聯網開展，這對信息安全提出了更高的要求。通過互聯網傳送信息基本都采用加密的方式進行。3、什么是信息加密？信息加密和解密的過程是怎樣實現的？ 視頻導入 引入本節教學主題
講授新課 信息加密的歷史隨著社會的發展，信息的安全傳播成為人們關注的問題。為了安全、秘密地傳遞信息，人們發明了很多方法。古希臘的斯巴達人用斯巴達棒來傳遞加密信息愷撒曾用此方法與其將軍們進行聯系 隨著社會的發展，信息的安全傳播成為人們關注的問題。為了安全、秘密地傳遞信息，人們發明了很多方法。藏頭詩：“千萬孤獨”表達了自已被貶永州的心境。摩斯密碼：一種時通時斷的信號代碼維吉尼亞密碼：是使用一系列凱撒密碼組成密碼字母表的加密算法二、信息加密和解密的過程和方法信息加密就是把明文轉換成看起來無意義的亂碼，信息解密就是把這些亂碼還原成明文。通過對信息進行加密和解密，實現信息保密。信息加密需要具備兩個要素：加密方法（算法）和密鑰。信息發送者使用加密算法和密鑰對信息進行加密，信息接收者需要用解密算法和密鑰對信息進行解密。加密、解密過程模擬加密和解密有兩個基本要點。1.發送方和接收方需要事先約定加密方法（算法），如用一組數字代表書中某個字的位置。2.發送方和接收方需要使用同樣一本字典（密鑰）。加密、解密一般過程思考分析在信息的加密和解密過程中，存在哪些安全風險 在信息的加密和解密過程中，存在以下安全風險：1、密鑰管理風險：密鑰泄露、密鑰管理不當。2、加密算法風險：算法漏洞、算法實現不當。3、網絡傳輸風險：中間人攻擊、重放攻擊。4、實現層面風險：隨機數生成問題、側信道攻擊。5、人為因素風險：安全意識不足、社會工程攻擊。探究實踐兩千多年前，羅馬凱撒大帝曾使用過一種加密輪盤，對重要的軍事信息進行加密。這是一種最簡單的加密技術。加密輪盤分為外圈和內圈，效果圖如下：加密輪盤示意圖1.小組合作，查找凱撒加密輪盤加密原理的相關資料。2.上網查找位移加密的基本算法，合作實現加密和解密過程。為了提高加密和解密的安全性和效率，人們還發明了很多復雜的機械密碼機。例如，撥號密碼機使用一組帶有字母和數字的撥號盤進行加密。每個字母和數字都有自己的編號，加密者撥打一個特定的號碼來代表明文中的每個字母或數字，從而形成密文。三、使用計算機進行加密和解密使用替換法加密一段文字，需要進行大量的字符替換工作，手工操作方式效率低、準確性不高。計算機則大大提高了加密和解密的效率。 探究實踐1.上網搜索凱撒密碼在線加密解密工具，開展小組合作，體驗加密和解密的過程。2.借助網絡在線加密解密工具，嘗試用不同的加密方法加密信息。 技術是一柄雙刃劍，計算機既能幫助人們加密信息，提高信息傳遞的安全性，也能快速地破解密碼，對信息的安全性造成威脅。對稱加密和非對稱加密一般分為對稱加密和非對稱加密兩類。對稱加密 對稱加密的主要特點是加密和解密使用同一個密鑰。就像一把鑰匙既可以上鎖也可以解鎖。替換加密、移位加密等都是對稱加密。在互聯網時代，為了保證信息安全，很多信息都需要經過加密傳送。而用于解密的密鑰要在網絡中傳輸，被竊取的風險高。信息鏈接HTTP協議采用明文方式在瀏覽器和服務器之間傳輸信息，這些信息很容易被不法分子截取利用。因此，HTTP協議安全性不高，不適合傳輸賬號、密碼等敏感信息。為此，開發人員在HTTP協議之上增加了信息加密功能，成為HTTPS協議。對安全性要求較高的網站多采用HTTPS協議。非對稱加密非對稱加密的加密方式的密鑰由公鑰和私鑰組成，它們互不相同且必須成對使用。 信息接收者不對外公開自己的私鑰，公鑰則發給信息發送者用于加密信息。信息接收者收到加密信息后，可以用自己的私鑰解密。用于解密的私鑰不經過網絡傳送，被竊取的風險小。多個信息發送者可以使用同一個公鑰加密，信息接收者用自己的私鑰解密，確保信息安全。這種加密方式稱為非對稱加密方式。對稱加密效率比較高，可以快速地加密解密大量信息。非對稱加密效率很低，常被用來加密一些重要信息，如賬號、密碼等，也可以用來加密對稱加密的密鑰。兩種加密方式各司其職，相互配合，共同保護信息安全。信息鏈接隨著網絡技術的飛速發展，信息安全問題日益凸顯，而加密算法是保障信息安全的核心技術之一。加密算法的自主可控意味著掌握了加密核心技術的自主知識產權，不受外部制約和限制，能夠自主制定標準，確保國家信息安全和利益。同時，自主可控加密算法也有助于推動我國信息產業的自主創新發展，提升國際競爭力。 課堂練習選擇題1.信息加密的兩個基本要素是（ A ）A. 加密方法和密鑰B. 明文和密文C. 發送方和接收方D. 網絡和計算機2.凱撒加密輪盤是一種（ C ）A. 復雜的機械密碼機B. 網絡加密工具C. 簡單的加密技術D. 計算機加密軟件3.對稱加密的主要特點是（ B ）A. 加密和解密使用不同密鑰B. 加密和解密使用同一個密鑰C. 不需要密鑰D. 只能加密數字4.HTTPS協議相較于HTTP協議的主要優勢是（ B ）A. 速度更快B. 安全性更高C. 兼容性更好D. 不需要加密5.非對稱加密中，用于解密的密鑰是（ B ）A. 公鑰B. 私鑰C. 任意密鑰D. 不需要密鑰操作題利用一本書作為密鑰，采用替換加密的方式，加密一段文字并解密。假設小組選某書第5頁作密鑰，該頁內容為“這是一個測試頁面，用于我們的加密練習。”。加密：明文“安全”，按第5頁內容，將每個字替換為該頁對應位置的字，如“安”→“這”，“全”→“是”，得到密文“這是”。解密：收密文“這是”，用第5頁作密鑰，按相反替換規則，將每個字換回原字，得明文“安全”。答案：加密過程：將明文“安全”中的每個字，按照密鑰頁面對應位置的字進行替換，得到密文“這是”。解密過程：將密文“這是”中的每個字，按照密鑰頁面對應位置的字進行反向替換，得到明文“安全”。相關知識拓展量子密碼學量子密碼學是一種利用量子力學特性來實現安全通信的加密技術。它基于量子力學中的量子態不可克隆定理和量子糾纏等特性，使得通信雙方能夠安全地共享密鑰。量子密碼學的核心是量子密鑰分發（QKD），通過量子態的傳輸與測量，通信雙方可以生成一個安全的、無法被竊聽者獲取的共享密鑰，該密鑰隨后可用于對稱加密通信內容。量子密碼學的優勢在于其安全性基于量子力學的基本原理，而非傳統密碼學中依賴的數學難題，因此即使面對強大的計算能力，如量子計算機的破解能力，也能保持高度的安全性區塊鏈加密技術區塊鏈是一種去中心化、不可篡改的分布式賬本技術，其加密技術主要體現在數據的存儲和驗證過程中。在區塊鏈中，每個區塊都包含一組交易記錄，并通過密碼學哈希函數與前一個區塊相連，形成一個鏈條結構。哈希函數確保了數據的完整性，任何對數據的篡改都會導致哈希值的變化，從而被其他節點檢測到。此外，區塊鏈中的交易數據通常采用非對稱加密技術進行數字簽名，以驗證交易的真實性。發送方使用自己的私鑰對交易進行簽名，接收方則使用發送方的公鑰進行驗證，這保證了交易的不可抵賴性和身份認證 認真傾聽，觀看展示的內容，積極思考老師提出的問題。閱讀與思考閱讀與思考思考分析小組合作：探究凱撒加密輪盤加密原理小組合作探究：如何使用計算機進行加密和解密閱讀思考閱讀與思考做練習題知識拓展 通過有趣的歷史知識和生動的展示，吸引學生的注意力，激發學生的學習興趣。引導學生了解信息加密的基本要素引導學生了解加密、解密規則與步驟，培養計算思維能力了解信息加密和解密過程中存在的安全風險在實踐中嘗試、總結，自主構建起加密原理知識知識體系，深化對知識的綜合理解與運用。在實踐中嘗試、總結，自主構建起加密原理知識知識體系，深化對知識的綜合理解與運用。引導學生掌握對稱加密和非對稱加密的特點和區別引入學生認識加密算法的自主可控對于國家信息安全的重要性。鞏固知識了解更多相關知識
課堂小結 信息安全法律和安全維護1.進行新知引入2.信息加密的歷史和信息加密和解密的過程和方法3.使用計算機進行加密和解密4.完成課堂練習5.進行知識拓展 總結回顧 對本節課內容進行總結概括。
課后作業 請簡述對稱加密和非對稱加密的優缺點，并舉例說明在日常生活中哪些場景可能會用到這兩種加密方式。 布置作業 拓展學生的學習能力
課堂板書 觀看板書 強調教學重點內容。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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