义务教育版（2024）五年级全一册信息科技 第9课 互传密信有诀窍 课件

(共28张PPT)
第9课 互传密信有诀窍
授课人：曾老师
第三单元 用算法解决问题
学习目标
初步了解移位密码的基本规则，看懂用流程图描述的移位加密算法，知道明文与密文的关系。
1
了解加密算法在保护信息安全方面的意义，增强信息安全意识。
2
情境思考
课堂导入
在古罗马，有一位非常厉害的将军叫恺撒。那时候，他经常要指挥军队去很远的地方打仗。有一天，恺撒需要给远方的军队发送一条重要的消息，比如“今晚偷袭敌军营地”。可是，消息在传递的途中很可能会被敌人拦截。
于是，恺撤想出了一个巧妙的办法。他把消息里的每个字母都往后移动了3个位置。比如字母A变成了D，B变成了E。这样原来的消息就被隐藏起来了，变成了一串看起来很奇怪的字符。信使带着加密后的消息出发了。敌人很狡猾，他们截获了信件。但是看着信上的内容，敌人一头雾水，完全不知道写的是什么。而恺撒的军队收到信后，因为他们事先知道了这个秘密，把每个字母都往前移动3个位置，就又得到了原来的消息“今晚偷袭敌军营地”。然后，他们按照计划行动，打了一场大胜仗。
情境思考
课堂导入
这背后其实隐藏着一门很有趣的知识——密码学。
在古代，人们为了传递秘密信息，会使用各种方法进行加密比如，把信息写在纸条上，然后用特殊的符号或者图案进行掩盖，只有知道解密方法的人才能看懂信息。
在现代，我们也经常需要保护自己的信息安全，比如设置密码、加密文件等。
今天，我们就一起来学习一种简单的加密方法——移位密码，看看如何用它来传递秘密信息。
学习活动
一 认识简单的移位密码
三 信息加密与信息安全
二 与同学互传中文密信
学习活动
学习活动一：认识简单的移位密码
什么是移位密码？
移位密码是一种简单的加密方法，它通过将明文中的每个字符按照一定的规则进行移位，得到密文。只有知道移位规则的人，才能将密文解密成明文。
学习活动1：认识简单的移位密码
移位密码的加密和解密过程都基于一个固定的移位值。这个移位值可以是任意整数，通常我们用字母“k”来表示。
加密规则：对于明文中的每个字符，将其在字母表中的位置向后移动“k”个位置，得到密文。如果移动后的位置超过了字母表的末尾，就从字母表的开头继续计数。
什么是移位密码？
学习活动1：认识简单的移位密码
字母向右移动三位示意图
凯撒密码
学习活动1：认识简单的移位密码
凯撒密码
学习活动1：认识简单的移位密码
明文中的所有字母在字母表中向右移动指定位后被替换成密文。例如，当字母表中的字母向右移动三位时，A替换成D，B替换成E，以此类推。如果移动后的字母超过了字母表最后的字母Z，则需要回到字母表的开头，继续向右移动。
凯撒密码
学习活动1：认识简单的移位密码
在26个字母表中，下面是移动三位明文与密文的对应关系。
解密是加密的反向操作。
例如，将加密时的向右移动三位改为向左移动三位，就可以解密。如果移动后的字母超过了字母表最前面的字母A，则需要回到字母表的最后，继续向左移动。下面是移动三位密文与明文的对应关系。
凯撒密码
学习活动1：认识简单的移位密码
解密是加密的反向操作。
例如，将加密时的向右移动三位改为向左移动三位，就可以解密。如果移动后的字母超过了字母表最前面的字母A，则需要回到字母表的最后，继续向左移动。下面是移动三位密文与明文的对应关系。
凯撒密码游戏
学习活动1：认识简单的移位密码
请同学们根据老师给出的密文进行解密。
密文：“jrrg pruqlqj”
注意：在凯撒密码中，标点符号（如逗号、句号、问号等）和空格通常不进行加密处理，直接保留在密文中。
明文：“good morning”
凯撒密码的自然语言描述
第1步：输入要传送的明文。
第2步：查看第一个字母，将字母向右移动三位并输出对应的字母。
第3步：重复第2步操作，分别判断并输出第二个字母、第三个字母、第四个字母……直到处理完成原文中的所有字母。
学习活动1：认识简单的移位密码
学习活动二：与同学互传中文密信
互猜密文游戏
要求：两个同学一组，利用移位加密的规则，给对方写一封简单的中文密信，然后解密并相互验证。
学习活动2：与同学互传中文密信
第1步：依据自己所写密信的字数，确定一个多行多列的方格，把明文依次放入方格中。设定的行数、列数成为密钥的第一部分。
互猜密文游戏
第 2 步：选定要移位的列和移位的方式，如奇数列、下移 3 行。这是密钥的第二部分。
第 3 步：把奇数列的文字依次下移 3 行，找到对应的方格填入，下移超过最后一行的文字，回到第一行继续下移替换，构成密文。
学习活动2：与同学互传中文密信
互猜密文游戏
第 4 步：两位同学互传加密后的密信，并尝试解密。
解密时，按照加密的规则反向操作。例如，将加密时向下移动改为向上移动。可以给对方一些提示，如自己所用的方格数，移位的行数等，也可以双方共享密钥。
学习活动2：与同学互传中文密信
在Word中，按 Alt + Shift + 上/下箭头 上下移动行
互猜密文游戏
学习活动2：与同学互传中文密信
算法的基本流程
加密时：
移位操作
明文
密文
解密时：
移位操作
密文
明文
学习活动三：信息加密与信息安全
加密传输信息
学习活动3：信息加密与信息安全
在信息传输过程中，为确保信息安全，发送方往往需要把原文信息进行加密后再传输，接收方收到信息后通过解密，获得原文信息。
学习活动3：信息加密与信息安全
1．为信息加密时，在字母表中改变移动的位数，如果不是移动三位，而是移动五位、七位等，是不是更安全？
讨论交流
不是，字母表的密钥空间只有25种可能（移动1到25位），攻击者可以轻易通过穷举法破解。
2．如果不知道移动的位数，如何破解移位密码？
可以利用循环操作遍历所有移位次数进行“暴力破解”。比如，在 26 个英文字母中，把所有可能的情况全部尝试一遍。
学习活动3：信息加密与信息安全
3．加密时，把英文字母替换成指定中文段落中的文字，或者把中文替换成字母表中指定的字母，是不是更安全？
讨论交流
如果我们只是把字母换成中文，或者把中文换成字母，这其实就像玩一个换符号的游戏。虽然看起来很神秘，但聪明的人还是可以通过猜和分析找到规律，把它破译出来。
学习活动3：信息加密与信息安全
进一步思考：学习了移位加密算法后，有同学说，以后给自己或家长设置密码时，也要运用所学的算法规则。先想一个自己很容易记住的密码，然后利用移位、替换等方式，变成不容易被别人猜到的密码。
你认为这个做法好吗？
讨论交流
如果想要用移位加密来设计自己的密码，可以作为一种“个人小技巧”，但建议还是结合更复杂的方法，比如密码管理器来存储和生成复杂的密码，或者启用两步验证来增强密码的安全性。
学习活动3：信息加密与信息安全
知识延伸
在现代社会，信息安全越来越重要。加密算法可以帮助我们保护个人信息、商业机密、国家机密等重要信息，防止信息被非法获取和篡改。
例如，我们在网上购物时，输入的信用卡信息会通过加密算法进行传输，确保信息的安全。在企业中，重要的商业数据也会通过加密算法进行保护，防止竞争对手窃取。在国家层面，军事机密、外交机密等重要信息也需要通过加密算法进行保护。
1．凯撒密码的基本算法思想就是移动字母位置并替换。
2．通过了解移位加密算法，知道明文和密文的关系。
3．加密算法在保护信息安全方面起着重要作用，保护着我们的信息安全。
4．我们设置密码时，可以适当运用加密算法来加密。
课堂总结
拓展与提升
1．尝试用所学加密算法，设计一个自己的密码本，并用这个密码本的加密方式，加密一则信息并传送给同学或家长，看看他们能否顺利解读出来。
2．尝试通过网络搜索，查询还有哪些常用的加密算法以及这些算法的关键因素。请尝试用流程图描述这一环节。
好 好 学 习
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授课人：曾老师