专题3.4加密与解密(第2课时)(教案)(新教材教科2019版必修1)

1、第三单元认识数据3.4加密与解密（第2课时）教材分析任务二包含活动1古老的隐身术”和活动2揭秘隐身术”两个活动。在任务二中，通过活动1讲述加 密技术的历史，引入加密、解密的概念。在活动2中引入了凯撒密码，解剖凯撒密码的加密原理，并以流 程图、程序实现加密算法。教学目标通过任务二的学习，学生能认识到加法密码的基本原理和算法，能够写出相应的加密、解密算法和程 序，充分认识信息安全的重要性，采取一定的技术措施保障信息安全。教学重难点教学重点：恺撒密码的加密与解密算法。教学难点：恺撒密码的加密与解密算法。课前准备教师准备：打开微机，投影机，课件。学生准备：结合课本提前预习。教学过程教学过程教师活动学生

2、活动设计意图导入5分钟学生预习，阅读第79页”任务二让数据隐身 之“活动1古老的隐身术填写表343,引入“加 密”话题。教师检查，并评讲填写情况，引出数据安全、 数据加密话题。学生阅读、 上网查找资 料。引导学生了解 数据加密的发 展历史。讲授新知加法密码加密就是将原始信息（数据）隐匿起来，使之 在缺少特殊信息（数据）时不可读。原始信息（数 据）称为明文，加密后的信息（数据）称为密文。 将密文还原成明文的过程称为解密（或解码）。学生认真听 讲。让学生明白加 密，解密，明 文，密文的概 念。恺撒密码只是简单地将明文中的每一个字母用 字母表中该字母后的第3个字母替换。例如，将明文 中的a用d替换，

3、b用e替换，z用c替换。像恺 撒密码这样，明文中的所有字母都在字母表上向后 （或向前）按照一个固定数目进行偏移后被替换成 密文，这种密码称为加法密码。讲授新知： 凯撒密码所谓的“恺撒密码”，它是一种替代密码，通过 将字母按顺序推后起3位起到加密作用，如将字母A 换作字母D,将字母B换作字母E。因据说恺撒是率 先使用加密函的古代将领之一，因此这种加密方法 被称为恺撒密码。学生认真听 讲，并阅读 思考后将图 3.4.1凯撒加 密算法流程 图补充完 整。让学生掌握凯 撒密码的原 理。根据流程图，运行“凯撒密码W程序。程序及运行界面截留附后。学生动手运 行程序，积 极思考。通过学生自己 动手实践，合

4、作交流，可以 激发学生的思 维。【试一试】请写出恺撒密码的解密算法。解密算法附后。学生阅读思 考解密算法 程序。让学生进一步 熟悉python程 序。【想一想】恺撒密码的安全性能如何？可以说，保密性能极差。将明文字符前移或后 移一个固定的长度d （称为密钥），即使改变d的 值，也最多只需25次尝试d的值，就能破解。学生思考。课堂小结2分钟老师带领着学生一起回顾本节课的知识。加密和解密也是属于字符编码范畴。密码学是 研究编制密码和破译密码的技术科学。研究密码变 化的客观规律，应用于编制密码以保守通信秘密 的，称为编码学；应用于破译密码以获取通信情报 的，称为破译学。二者总称密码学。再次巩固本 堂

5、课的知识， 体现教学的完 整性。练习编程：考虑到恺撒密码的安全性极差，应对算 法进行改进。一种可行的改进方式是，建立一个明 文字符与密文字符之间的一一映射表，即“密表”， 如：明文：ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ密文：QWERTYUIOPASDFGHJKLZXCVBNM加密时，AQ、BtW , ，解密时 QtA、WtB,，小写字母对应法则也相同，即 a-q,b-w,.o原先恺撒密码只有一个“密钥”，现 在好比有25个“密钥”，这样保密性能大大提升，破 解难度大大增加。另外，这个密表”也是可以按需 要改变的。你能写出这种改进的恺撒密码的加密与解密算 法吗？试一试。程序代码附

6、后。学生思考。进一步对算 法和程序进 行理解。附录1:活动1古老的“陷身术”时间加密方式683年拆季法。将明文中的文字进行组合生成新的字，即为密文，比如“十二 月”合起来为“青”北宋代码法。北宋进士曾公亮曾搜集了40个常用军事短语，然后对其进行顺 序编码：一、请弓：二、清箭：三、请刀：四、请甲：五、清枪旗： 六、请锅幕：七、请马：八、请衣赐：九、请粮料四十、战小胜。 军队出征前，指挥机关将用上述短语编码的密码本发给将领，并约定用 一首不含重复文字的40字五言律诗与密码相对应。公元前五世纪移位法。希罗多德(Herodotus)的历史中记载了公元前五世纪，希 腊城邦和波斯帝国发生多次冲突和战争。这

7、些战争中希腊城邦中广泛使 用了移位法进行加密处理战争通讯信息，使波斯帝国难以获得希腊城邦 的军事情报，也就无法提前做军事部署。希腊城邦用来传输军事信息、 命令的每段文字都有固定的字数，解密者手中会有一份文字移位说明。 解密者拿到密文后，根据文字移位说明进行解密，从而破解其中的军事命令或消息。古罗马时期高卢战记有描述恺撒曾经使用密码来传递信息，即所谓的“恺撒密 码”，它是一种替代密码，通过将字母按顺序推后起3位起到加密作用， 如将字母A换作字母D,将字母B换作字母E。因据说恺撒是率先使用加 密函的古代将领之一，因此这种加密方法被称为恺撒密码。第二次世界大战密码机。在第二次世界大战期间，德国军方启

8、用“恩尼格玛密码机，密 码学在战争中起着非常重要的作用。附录2：凯撒密码流程图/输出由文b/#Button按钮激发函数#获取Text组件mingwen的明文内容#清空Text组件miwen的内容并获取明文内容的每一个字母，并加密附录3：凯撒加密算法程序代码和界面截图程序运行效果如下：对应代码如下：def CaesarCipherO：c=mingwen.get(,0.0, Hend,r)b=MHmiwen.deleteC.O,； HendM) for i in range(len(c):if,a,=ci=w, or ,Ak=ci=W,:#判断aw或AW间的字母b=b+chr(ord(ci)+3)

9、件生成密文#判断xz或XZ间的字母elif ,x,=ci= / or Xv=ci=Z:b=b+chr(ord(ci)-23)#生成密文else:#字母以外的明文内容不变#在丁冈组件miwen中显示结果b=b+cimiwen.insert(,O.O,b)(3 CAWndcwspy.exe- X附录4：解密算法c=input（”请愉入密文:）并获取密文内容的每一个字母，并破解#判断d-z或D-Z间的字母件破解密文#判断a-c或A-C间的字母件破解密文件字母以外的密文不变b=HH for i in range(OJen(c):if ,dI=ci=lz, or ,D,=ci=,Z,:b=b+chr(ord(ci)-3)elif ,a,=ci=,c* or ,A,=ci=,C,:b=b+chr(ord(ci)+23)else:b=b+ciprim(你的明文为:“b)附录5：凯撒密码改进def NewCaesar(nin,t):z=H;i=0while ilen(t):tinp=tfi.upper()if tmp in m:iford(ti)=90:z+=nm.find(tmp)else:z+=n m.find(tmp ).lower()else:z+=tii+=lreturn zn*ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ n=QWERTYUIOPASD