单元三 · 用算法解决问题
第9课 互传密信有诀窍

一、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。
- 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。
二、情境导入
我们在影视剧中经常会看到用密文传送信息的情节,让人感觉很神秘。实际上,这些信息加密都用了加密算法。我们一起来体验加密传送信息吧!
三、核心讲解
本课学习路径:
1.认识简单的移位密码
凯撒密码采用的是一种简单的移位加密算法,是历史上真实存在的一个经典加密方法。只有知道规则的人才能解密。
凯撒密码的加密规则是把明文中的每个字母按照一定的规则移动,从而生成密文。明文中的所有字母在字母表中向右移动三位后被替换成密文。解密是加密的反向操作。
移位密码的算法描述:
- 输入要传送的明文。
- 查看第一个字母,将字母向右移动三位并输出对应的字母。
- 重复第 2 步操作,分别处理第二个、第三个、第四个字母……直到处理完成原文中的所有字母。以上构成了一个循环结构。
流程图:移位加密算法
2.与同学互传中文密信
两位同学一组:按照凯撒密码的移位规则,尝试对由英文字母组成的信息进行加密与解密游戏。例如密文 jrrg pruqlqj,答案是什么呢?(提示:如果出现标点、空格等时,保持不变。)
两个同学一组,利用移位加密的规则,给对方写一封简单的密信,然后解密并相互验证。
中文密信加密活动过程:
- 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。这里设定的行数、列数成为密钥的第一部分。
- 选定要移位的列和移位的方式,如奇数列、下移 3 行。第 2 步中选定的列和移位的行数,是密钥的第二部分。
- 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。
- 两位同学互传加密后的密信,并尝试解密。解密时按加密规则反向操作,将向下移动改为向上移动。要给对方适当提示。
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。
想一想:
- 改变移动的位数(如移动五位、七位),是不是更安全?
- 如果不知道移动的位数,如何破解移位密码?
- 把英文字母替换成中文段落中的文字,是不是更安全?
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?与小组同学交流看法。
本课无新基础语法;加密步骤见流程图。for / if 已在第 6、7 课讲过。
弄清以上要点后,再进入下方 Python Online,用程序体验凯撒移位加密。
四、动手体验 · Python 3 Online 编程
五年级 · 凯撒移位:字母后移 1 位。
正在载入 Python 3 Online
正在载入编程环境…
五、课堂总结
- 凯撒密码的基本算法思想就是移动字母位置并替换。
- 通过了解移位加密算法,知道明文和密文的关系。
- 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。
- 我们设置密码时,可以适当运用加密算法来加密。
六、拓展提升
- 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。
- 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。
测评
选出后点「检查」。答错会显示简短说明。
凯撒密码的基本加密规则是什么?
「明文」与「密文」的关系是?
判断:加密规则越简单越好,因为容易记住。
本节小结
移位密码把「加密规则」变成可执行的步骤:明文进、按规则移位、密文出。规则越复杂越难破解,加密算法是保护信息安全的重要工具。