《大學(xué)信息技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用Win10+Office 2016》教案 第26課 給信息加把鎖-數(shù)據(jù)加密與備份

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課題第26課給信息加把鎖——數(shù)據(jù)加密與備份課時(shí)2課時(shí)（90min）教學(xué)目標(biāo)知識(shí)技能目標(biāo)：（1）了解數(shù)據(jù)加密技術(shù)（2）熟悉對(duì)稱密碼體制和非對(duì)稱密碼體制下的常見(jiàn)算法（3）了解數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)的相關(guān)概念和操作方法素質(zhì)目標(biāo)：體會(huì)中國(guó)古人的智慧，增強(qiáng)民族自豪感教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：對(duì)稱密碼體制和非對(duì)稱密碼體制下的常見(jiàn)算法教學(xué)難點(diǎn)：數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)的相關(guān)概念和操作方法教學(xué)方法案例分析法、問(wèn)答法、討論法、講授法教學(xué)用具電腦、投影儀、多媒體課件、教材、文旌課堂APP教學(xué)設(shè)計(jì)第1節(jié)課：→→傳授新知（30min）→第2節(jié)課：→課堂實(shí)踐（25min）→課堂討論（10min）→課堂小結(jié)（3min）→作業(yè)布置（2min）教學(xué)過(guò)程主要教學(xué)內(nèi)容及步驟設(shè)計(jì)意圖第一節(jié)課考勤

（2min）【教師】使用文旌課堂APP進(jìn)行簽到【學(xué)生】班干部報(bào)請(qǐng)假人員及原因培養(yǎng)學(xué)生的組織紀(jì)律性，掌握學(xué)生的出勤情況情境導(dǎo)入（5min）【教師】講述“情境引入”相關(guān)內(nèi)容（詳見(jiàn)教材），并提出問(wèn)題：為什么要對(duì)信息進(jìn)行加密？密碼具有哪些重要性？【學(xué)生】思考、舉手回答通過(guò)情境導(dǎo)入的方法，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣傳授新知

（30min）【教師】通過(guò)大家的發(fā)言，引入新的知識(shí)點(diǎn)，講解數(shù)據(jù)加密與數(shù)據(jù)備份的相關(guān)知識(shí)一、數(shù)據(jù)加密采用加密技術(shù)保護(hù)網(wǎng)絡(luò)中存儲(chǔ)和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是一種經(jīng)濟(jì)且行之有效的方法。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密保護(hù)，可以防止攻擊者竊取網(wǎng)絡(luò)中的機(jī)密信息，使系統(tǒng)信息不被無(wú)關(guān)者識(shí)別。1．密碼學(xué)的基本概念簡(jiǎn)單地講，密碼學(xué)就是研究密碼的科學(xué)，它包括加密變換和解密變換等內(nèi)容。密碼學(xué)包括密碼編碼學(xué)和密碼分析學(xué)。其中，密碼編碼學(xué)主要研究密碼變化的規(guī)律并用于編制密碼，以保護(hù)秘密信息；密碼分析學(xué)主要研究密碼變化的規(guī)律并用于分析（解釋）密碼，以獲取信息情報(bào)。密碼編碼學(xué)實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的保密，而密碼分析學(xué)則實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的解密，二者相輔相成、互相促進(jìn)。……(詳見(jiàn)教材)?【教師】多媒體展示“典型的密碼系統(tǒng)”圖片（詳見(jiàn)教材），講解密碼系統(tǒng)的組成首先，發(fā)送方和接收方通過(guò)安全信道獲得一對(duì)用于加密和解密的密鑰；然后發(fā)送方用加密密鑰將明文加密為密文，通過(guò)公共信道傳輸?shù)浇邮辗?；接收方用相?yīng)的解密密鑰對(duì)密文進(jìn)行解密，恢復(fù)出原始明文。（1）明文（plaintext）：信息的原文，也稱明碼，常用M或P表示。它是需要被隱藏和保護(hù)的數(shù)據(jù)。（2）密文（ciphertext）：明文經(jīng)過(guò)變換后的信息，一般是難以識(shí)別的，常用C表示。（3）密鑰（key）：進(jìn)行數(shù)據(jù)加密或解密時(shí)所使用的一種專用信息（工具），可看作密碼中的參數(shù)，常用K表示。（4）密碼算法（algorithm）：加密變換和解密變換的一些公式、法則或程序，多數(shù)情況下是一些數(shù)學(xué)函數(shù)。密碼算法規(guī)定了明文和密文之間的變換規(guī)則。（5）加密（encryption）：將明文變換成密文。數(shù)據(jù)加密過(guò)程，就是利用加密密鑰對(duì)明文按照加密算法的規(guī)則進(jìn)行變換，從而得到密文的過(guò)程。（6）解密（decryption）：將密文還原為明文。數(shù)據(jù)解密過(guò)程，就是利用解密密鑰對(duì)密文按照解密算法的規(guī)則進(jìn)行變換，從而得到明文的過(guò)程?！?詳見(jiàn)教材)2．密碼體制?【教師】提出以下問(wèn)題：密碼體制包括哪些內(nèi)容？?【學(xué)生】聆聽(tīng)、思考、回答問(wèn)題?【教師】總結(jié)學(xué)生的回答，并講解密碼體制密碼系統(tǒng)是由明文、密文、密鑰和算法組成的可對(duì)信息進(jìn)行加密和解密的系統(tǒng)，它也稱為密碼體制。密碼學(xué)發(fā)展至今，有兩大類密碼體制：一類是對(duì)稱密碼體制，另一類是非對(duì)稱密碼體制（或稱公開(kāi)密鑰密碼體制）。一個(gè)密碼體制由算法和密鑰兩個(gè)基本組件構(gòu)成。……(詳見(jiàn)教材)1）對(duì)稱密碼體制如果一個(gè)密碼系統(tǒng)的加密密鑰和解密密鑰相同，或者加密密鑰和解密密鑰可以從對(duì)方推導(dǎo)出來(lái)，這樣的密碼體制稱為對(duì)稱密碼體制。在對(duì)稱密碼體制中，最為著名的是DES和AES。（1）DES。DES（dataencryptionstandard，數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)）是一種使用密鑰加密的塊密碼，1976年被美國(guó)聯(lián)邦政府的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局確定為聯(lián)邦信息處理標(biāo)準(zhǔn)（FIPS），隨后在國(guó)際上廣泛流傳開(kāi)來(lái)。DES通過(guò)一系列復(fù)雜的操作將固定長(zhǎng)度的明文變成同樣長(zhǎng)度的密文，是一種典型的塊密碼。對(duì)于DES來(lái)說(shuō)，其塊長(zhǎng)度是64位，同時(shí)它使用密鑰來(lái)自定義變換過(guò)程，因此只有持有加密密鑰的用戶才能解密密文?！?詳見(jiàn)教材)【提示】DES的密鑰過(guò)短（僅56位），加之如今計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力大幅提升，使得它容易被破解。為了確保網(wǎng)絡(luò)信息的安全性，建議采用DES的變形算法3DES來(lái)加密數(shù)據(jù)。3DES使用3條不同的56位的密鑰對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行3次加密，相對(duì)來(lái)說(shuō)更為安全?！ㄔ斠?jiàn)教材）（2）AES。AES（advancedencryptionstandard，高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)）是美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）經(jīng)過(guò)多年征集和選拔在2000年10月確定的一種新的密碼，用來(lái)替代原先的DES。到2006年，AES已然成為對(duì)稱密鑰加密中最流行的算法之一。AES是一種迭代的、對(duì)稱密鑰分組的密碼，它可以使用128、192和256位密鑰，并且用128位（16字節(jié)）分組來(lái)加密和解密數(shù)據(jù)?！?詳見(jiàn)教材)【提示】相對(duì)而言，對(duì)稱密碼技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是速度快，一般用于大量數(shù)據(jù)的加密和解密。2）非對(duì)稱密碼體制?【教師】提出以下問(wèn)題：你是如何理解非對(duì)稱密碼體制的？?【學(xué)生】聆聽(tīng)、思考、回答問(wèn)題?【教師】總結(jié)學(xué)生的回答，并講解非對(duì)稱密碼體制非對(duì)稱密碼體制又稱公開(kāi)密鑰密碼體制，就是使用不同的加密密鑰和解密密鑰，它是一種“由已知的加密密鑰推導(dǎo)出解密密鑰在計(jì)算上是不可行的”密碼體制。公開(kāi)密鑰密碼體制中的密鑰分為加密密鑰和解密密鑰，這兩個(gè)密鑰是數(shù)學(xué)相關(guān)的，用加密密鑰加密后所得到的信息只能用該用戶的解密密鑰才能解密?！?詳見(jiàn)教材)公開(kāi)密鑰密碼體制的基本工作原理如下：（1）用戶A生成一對(duì)密鑰（包括公鑰和私鑰）用來(lái)對(duì)信息進(jìn)行加密和解密。（2）用戶A把其中一個(gè)密鑰（即公鑰）放在可公開(kāi)的機(jī)構(gòu)或文件中，而另一個(gè)密鑰（即私鑰）由自己保存。其他任何用戶都可以收集用戶A的公鑰。（3）若用戶B希望給用戶A發(fā)送加密信息，用戶B可使用用戶A的公鑰進(jìn)行加密。（4）當(dāng)用戶A收到這條加密信息時(shí)，可以使用自己的私鑰進(jìn)行解密，因?yàn)橹挥杏脩鬉才知道自己的私鑰，所以其他收到這條加密信息的人無(wú)法進(jìn)行解密?！咎崾尽坎捎霉€加密方法，任何人都可以獲取其他人的公鑰。由于私鑰由每個(gè)參與者自行產(chǎn)生，故無(wú)須進(jìn)行密鑰分配。只要用戶的私鑰安全，該用戶與其他人的通信就是安全的。RSA是1977年由麻省理工學(xué)院的三位科學(xué)家Rivest、Shamir和Adleman共同提出的，它是第一種既能用于數(shù)據(jù)加密，又能用于數(shù)字簽名的公開(kāi)密鑰密碼算法。RSA是基于這樣一個(gè)十分簡(jiǎn)單的數(shù)論事實(shí)而設(shè)計(jì)的：將兩個(gè)大的素?cái)?shù)相乘十分容易，但想分解它們卻是十分困難的，因此將乘積公開(kāi)作為加密密鑰。RSA算法易于理解和操作，但其速度要比對(duì)稱算法慢得多，通常只用于加密少量數(shù)據(jù)?！?詳見(jiàn)教材)二、數(shù)據(jù)備份1．?dāng)?shù)據(jù)備份的概念?【教師】提出以下問(wèn)題：什么是數(shù)據(jù)備份？?【學(xué)生】聆聽(tīng)、思考、回答問(wèn)題?【教師】總結(jié)學(xué)生的回答，并講解數(shù)據(jù)備份的概念在實(shí)際應(yīng)用中，可能會(huì)出現(xiàn)多種情況導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。因此，應(yīng)定期對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，以便在出現(xiàn)上述情況時(shí)能即時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)，將損失降到最低。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)備份就是創(chuàng)建數(shù)據(jù)的副本。2．?dāng)?shù)據(jù)備份的方式?【教師】提出以下問(wèn)題：常用的數(shù)據(jù)備份方式有哪些？?【學(xué)生】聆聽(tīng)、思考、回答問(wèn)題?【教師】總結(jié)學(xué)生的回答，并講解數(shù)據(jù)備份的方式按照不同的劃分標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)備份方式可以分為多種不同的類型。（1）依據(jù)備份位置，可將其分為本地備份和異地備份。本地備份是指在本地計(jì)算機(jī)的特定存儲(chǔ)介質(zhì)進(jìn)行的備份；異地備份是指通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將文件備份到與本地計(jì)算機(jī)物理位置上相分離的存儲(chǔ)介質(zhì)上。（2）依據(jù)是否可更新，可將其分為可更新備份和不可更新備份?？筛聜浞菔侵笇?shù)據(jù)備份到可讀寫的存儲(chǔ)介質(zhì)上，如硬盤、U盤等；不可更新備份是指將數(shù)據(jù)備份到只讀存儲(chǔ)介質(zhì)上，如CD-R光盤。（3）依據(jù)是否需要工具軟件，可將其分為動(dòng)態(tài)備份和靜態(tài)備份。動(dòng)態(tài)備份是指利用工具軟件，在指定的時(shí)間自動(dòng)備份數(shù)據(jù)，或在數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)隨時(shí)自動(dòng)備份；靜態(tài)備份通常為手工備份，如將數(shù)據(jù)拷貝到另一處進(jìn)行保存?！?詳見(jiàn)教材)3．?dāng)?shù)據(jù)備份的策略數(shù)據(jù)備份策略指確定備份的內(nèi)容、時(shí)間和方式，包括完全備份、增量備份和差分備份3種。1）完全備份完全備份會(huì)將數(shù)據(jù)進(jìn)行完整的備份，當(dāng)發(fā)生數(shù)據(jù)丟失災(zāi)難時(shí)，無(wú)須依賴其他信息，只要使用備份就可以完全恢復(fù)丟失的數(shù)據(jù)，其恢復(fù)時(shí)間最短且操作最方便。?【教師】提出以下問(wèn)題：完全備份有什么缺點(diǎn)？?【學(xué)生】聆聽(tīng)、思考、回答問(wèn)題?【教師】總結(jié)學(xué)生的回答，并講解完全備份也存在不足之處：第一，如果經(jīng)常進(jìn)行完全備份，那么在備份數(shù)據(jù)中將有大量?jī)?nèi)容是重復(fù)的，會(huì)占用大量的磁盤空間；第二，如果需要備份的數(shù)據(jù)量很大，備份所需的時(shí)間也就很長(zhǎng)。2）增量備份增量備份是指在一次完全備份或上一次增量備份后，以后每次只備份與前一次相比增加或被修改的文件，其備份數(shù)據(jù)量較小，花費(fèi)時(shí)間較短，對(duì)系統(tǒng)負(fù)載的壓力也較小。3）差分備份差分備份是指在上次完全備份后，以后每次只備份與前一次相比增加或被修改的文件。在實(shí)際應(yīng)用中，備份策略通常是以上三種的結(jié)合?！?詳見(jiàn)教材)【學(xué)生】聆聽(tīng)、思考、理解、記錄通過(guò)教師講解和課堂討論等方式，使學(xué)生了解數(shù)據(jù)加密技術(shù)，數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)的相關(guān)概念和操作方法，熟悉對(duì)稱密碼體制和非對(duì)稱密碼體制下的常見(jiàn)算法課堂討論（8min）【教師】講述“最早的加密算法”故事（詳見(jiàn)教材），組織學(xué)生以小組為單位討論以下問(wèn)題：查找資料，說(shuō)一說(shuō)現(xiàn)代社會(huì)中密碼學(xué)主要的應(yīng)用方面。【學(xué)生】聆聽(tīng)、思考、小組討論、由小組派代表上臺(tái)發(fā)表討論結(jié)果【教師】和學(xué)生一起評(píng)價(jià)各組的發(fā)言，并進(jìn)行總結(jié)通過(guò)討論活動(dòng)，鞏固課上所學(xué)知識(shí)，加深學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)加密的認(rèn)識(shí)和理解第二節(jié)課互動(dòng)導(dǎo)入（5min）【教師】提出問(wèn)題：我們已經(jīng)學(xué)過(guò)了數(shù)據(jù)備份的基本知識(shí)，那么你都知道哪些數(shù)據(jù)備份的軟件？通過(guò)互動(dòng)導(dǎo)入的方法，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣課堂實(shí)踐

（25min）【教師】通過(guò)大家的發(fā)言，引入新的知識(shí)點(diǎn)，講解使用Ghost備份與還原系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)Ghost是一款備份和恢復(fù)數(shù)據(jù)的工具軟件，它能將硬盤分區(qū)或整塊硬盤制作成映像文件備份下來(lái)，在需要的時(shí)候再恢復(fù)（還原）。使用Ghost備份文件的優(yōu)點(diǎn)之一是快速，10分鐘左右就能備份或恢復(fù)存有5GB文件的分區(qū)；優(yōu)點(diǎn)之二是極高的壓縮比，能將一個(gè)存放有5GB文件的分區(qū)制作成1.5GB左右的映像文件。一、使用Ghost備份系統(tǒng)?【教師】請(qǐng)學(xué)生掃描二維碼觀看“使用Ghost備份系統(tǒng)”的視頻（詳見(jiàn)教材），幫助學(xué)生初步了解具體的操作步驟【教師】講解、演示使用Ghost備份系統(tǒng)的具體步驟（1）啟動(dòng)Ghost。U盤啟動(dòng)盤及一些操作系統(tǒng)安裝光盤都帶有Ghost程序，可從其啟動(dòng)菜單中選擇，也可進(jìn)入WindowsPE系統(tǒng)后再雙擊“Ghost手動(dòng)”或相似選項(xiàng)，啟動(dòng)Ghost程序。（2）啟動(dòng)Ghost后，選擇“Local”/“Partition”/“ToImage”選項(xiàng)，啟動(dòng)Ghost的制作分區(qū)映像文件的操作界面?！咎崾尽緿isk表示對(duì)整塊硬盤進(jìn)行操作；Partition表示對(duì)單個(gè)分區(qū)進(jìn)行操作；Check表示檢查備份的文件，查看是否可能因分區(qū)、硬盤被破壞等原因造成備份或還原失敗。（3）選擇操作系統(tǒng)所在的硬盤，單擊“OK”按鈕打開(kāi)選擇備份分區(qū)界面。（4）～（8）具體內(nèi)容詳見(jiàn)教材【教師】讓學(xué)生進(jìn)行使用Ghost備份系統(tǒng)的實(shí)際操作【教師】巡堂輔導(dǎo)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行個(gè)別指導(dǎo)二、使用Ghost還原系統(tǒng)當(dāng)操作系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，可用事先制作好的映像文件還原操作系統(tǒng)，從而避免重裝系統(tǒng)的麻煩。?【教師】請(qǐng)學(xué)生掃描二維碼觀看“使用Ghost還原系統(tǒng)”的視頻（詳見(jiàn)教材），幫助學(xué)生初步了解具體的操作步驟【教師】講解、演示使用Ghost還原系統(tǒng)的具體步驟（1）啟動(dòng)Ghost，選擇“Local”/“Partition”/“FromImage”選項(xiàng)。（2）在打開(kāi)的界面中的“Lookin”下拉列表框中選擇存放映像文件的分區(qū)，然后選擇映像文件，并單擊“Open”按鈕。（3）在出現(xiàn)的對(duì)話框中選擇用來(lái)還原的分區(qū)映像文件，單擊“OK”按鈕。這主要是針對(duì)將多個(gè)分區(qū)制作成一個(gè)映像文件的情況，本例中映像文件只包含一個(gè)分區(qū)?！咎崾尽窟€原系統(tǒng)時(shí)要仔細(xì)查看恢復(fù)到的磁盤分區(qū)是否正確，一旦誤將操作系統(tǒng)恢復(fù)到其他磁盤分區(qū)，會(huì)覆蓋該分區(qū)中的數(shù)據(jù)。（4）～（7）具體內(nèi)容詳見(jiàn)教材【學(xué)生】聆聽(tīng)、觀看、理解、記錄【教師】讓學(xué)生進(jìn)行使用Ghost還原系統(tǒng)的實(shí)際操作【學(xué)生】準(zhǔn)備Ghost系統(tǒng)的U盤及電腦、完成操作【教師】巡堂輔導(dǎo)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行個(gè)別指導(dǎo)通過(guò)教師講解和演示步驟，使學(xué)生了解使用Ghost備份、還原系統(tǒng)的具體方法；通過(guò)實(shí)際操作，幫助學(xué)生掌握具體的操作步驟，同時(shí)提升動(dòng)手操作能力課堂討論（10min）【教師】組織學(xué)生以小組為單位討論以下問(wèn)題：【學(xué)生】聆聽(tīng)、思考、分小組討論、小組代表上臺(tái)發(fā)表討論結(jié)果【教師】和學(xué)生一起評(píng)價(jià)各組的發(fā)言，并進(jìn)行總結(jié)通過(guò)課堂討論，鞏固所學(xué)知識(shí)，并幫助學(xué)生拓展所學(xué)知識(shí)課堂小結(jié)

（3min）【教師】簡(jiǎn)要總