信息系統(tǒng)安全與防護(hù)課件-浙教版(2019)高中信息技術(shù)必修2

3.2信息系統(tǒng)安全與防護(hù)信息系統(tǒng)安全性問(wèn)題數(shù)據(jù)加密與安全1.密碼與密鑰（1）口令與密碼從嚴(yán)格意義上講，這里所謂的密碼應(yīng)該稱(chēng)作口令（Password），用于認(rèn)證用戶(hù)身份，并不是真正意義上的加密代碼。密碼通常是指按特定編碼規(guī)則，對(duì)通信雙方的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行從明文到密文變換的一種技術(shù)方法。總之，密碼是一種“混淆”技術(shù)，就是把公開(kāi)的、標(biāo)準(zhǔn)的信息編碼表示的信息，通過(guò)一種變換手段將其變?yōu)槌ㄐ烹p方外的其他人所不能讀懂的信息編碼，這種獨(dú)特的信息編碼算法就是密碼。例如，某信息的公開(kāi)編碼為“helloworld”，通過(guò)某種加密算法后變?yōu)椤癲lrowolleh”。密碼最早起源于古希臘，通常是密碼算法的簡(jiǎn)稱(chēng)，它由加密算法和解密算法組成。（2）密鑰的概念如果為了數(shù)據(jù)的安全，僅僅通過(guò)人為的事先約定來(lái)保守算法的秘密，這種算法稱(chēng)為受限算法，受限算法的保密性已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足需求。而通過(guò)“密鑰”可以很容易地解決這個(gè)問(wèn)題。密鑰（Key）是指在密碼算法引進(jìn)的控制參數(shù)，對(duì)一個(gè)算法采用不同的參數(shù)值，其解密結(jié)果就不同。加密算法中的控制參數(shù)稱(chēng)為加密密鑰，解密算法中的控制參數(shù)稱(chēng)解密密鑰。密碼系統(tǒng)包括明文、密文、密鑰和密碼算法四個(gè)方面。原有的信息稱(chēng)為明文（Plaintext,簡(jiǎn)稱(chēng)P）;明文經(jīng)過(guò)加密變換后的形式稱(chēng)為密文（Ciphertext，簡(jiǎn)稱(chēng)C）；由明文變?yōu)槊芪牡倪^(guò)程稱(chēng)為加密（Enciphering，簡(jiǎn)稱(chēng)E），通常由加密算法來(lái)實(shí)現(xiàn)。由密文還原為明文的過(guò)程稱(chēng)為解密（Deciphering，簡(jiǎn)稱(chēng)D），通常由解密算法來(lái)實(shí)現(xiàn)。加密明文P加密密鑰K1密文C加密過(guò)程解密密文C明文P解密密鑰K2解密過(guò)程常見(jiàn)的加密函數(shù)形式：C=EK1(P)常見(jiàn)的解密函數(shù)形式：P=DK2(C)（2）簡(jiǎn)單加密算法①替代加密法。替代加密法的基本思想是將明文中的每個(gè)位置的字符用其他字符替代。凱撒密碼是應(yīng)用替代方法加密的經(jīng)典例子。例如，密文字母表是用正常順序的明文字母表右移3個(gè)字母替代得到的。XYZABCDEFABCDEFGHI加密過(guò)程可表示為Ci=EK1(Pi)=(Pi+3)mod26，這里的密鑰為3。解密時(shí)只要將密文中的每個(gè)字母用左移3個(gè)字母替代即可得到明文，解密過(guò)程可表示為Pi=DK2(Ci)=(Ci-3)mod26。凱撒密碼算法的程序?qū)崿F(xiàn)程序分為四個(gè)模塊：字符轉(zhuǎn)換、加密、解密、主函數(shù)調(diào)用，可以通過(guò)四個(gè)自定義函數(shù)change()、encrypt()、decrypt()、main()來(lái)實(shí)現(xiàn)。1.自定義字符轉(zhuǎn)換函數(shù)change()，該函數(shù)實(shí)現(xiàn)把輸入的字符串code，轉(zhuǎn)換為a~z之間的小寫(xiě)字母字符串。2.自定義加密函數(shù)encrypt()，根據(jù)輸入的明文字符串code和密鑰key進(jìn)行加密，生成密文code_new。3.自定義解密函數(shù)decrypt()，根據(jù)輸入的密文字符code和密鑰key進(jìn)行解密，生成明文code_new。4.自定義主函數(shù)main()。運(yùn)行main()，通過(guò)1、2來(lái)進(jìn)行加、解密選擇。調(diào)用函數(shù)main()，程序運(yùn)行界面如下圖所示：②換位密碼法換位密碼法的基本思想是將明文中的字符位置通過(guò)一定的規(guī)則重新排列。最簡(jiǎn)單的換位就是逆序法，即將明文中的字符倒過(guò)來(lái)輸出。例如：明文：Howareyou?

密文：?uoyerawoH③簡(jiǎn)單異或法異或運(yùn)算，是一種邏輯運(yùn)算，其數(shù)學(xué)符號(hào)為“⊕”。運(yùn)算時(shí)要求把參與運(yùn)算的數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)再進(jìn)行按位運(yùn)算。如果兩個(gè)值不相同，那么異或結(jié)果為1。如果兩個(gè)值相同，那么異或結(jié)果為0。異或運(yùn)算具有如下特點(diǎn)：0⊕0=00⊕1=11⊕0=11⊕1=0對(duì)于任意一個(gè)字符，都可以用二進(jìn)制編碼形式來(lái)表示，字符的異或運(yùn)算就是對(duì)每位進(jìn)行運(yùn)算。簡(jiǎn)單異或加密，就是將明文與密鑰進(jìn)行異或運(yùn)算，解密則是對(duì)密文用同一密鑰進(jìn)行異或運(yùn)算。即：P⊕K=CC⊕K=P2.對(duì)稱(chēng)與非對(duì)稱(chēng)密碼體制密碼體制，是指明文、密文、密鑰以及實(shí)現(xiàn)加密和解密算法的一套軟件和硬件進(jìn)制。根據(jù)加密密鑰（通常記為Ke）和解密密鑰（通常記為Kd）的關(guān)系，密碼體制可以分為對(duì)稱(chēng)密碼體制和非對(duì)稱(chēng)密碼體制。若一種加密方法Ke=Kd，則稱(chēng)為對(duì)稱(chēng)密碼體制或單鑰密碼體制。著名的Des分組算法就是對(duì)稱(chēng)密碼體制中的加密算法。若一種加密方法Ke≠Kd，則稱(chēng)為非對(duì)稱(chēng)密碼體制或雙鑰密碼體制。在這種方法中，加密使用的密鑰和解密使用的密鑰不相同。著名的加密算法RSA就是非對(duì)稱(chēng)密碼體制的一種加密算法。練一練1.在密碼學(xué)中，需要被加密的原信息被稱(chēng)為（

）A.密文B.密鑰C.密碼D.明文D2.一個(gè)密碼系統(tǒng)至少由明文、密文、加密算法、解密算法和密鑰五部分組成，其安全性主要由（）A.密文決定B.加密算法決定C.解密算法決定D.密鑰決定D3.若用簡(jiǎn)單異或法對(duì)明