数据加密与安全复习课件-2024-2025学年浙江省高中学业水平考试信息技术总复习

数据加密与安全 学考要点 数据加密与安全 【必修2 信息系统与社会第110～115页　指导意见第45～49页】 数据加密与安全 (1)数据加密的原因及目标 ①原因：大量信息以数据形式存放在信息系统里，并通过公共信道传输，数据面临着被非授权读取、截获、篡改、伪造等一系列安全问题。 ②目标：保密性、完整性、不可否认性、存在性。 (2)密码与密钥 ①口令：登录系统时需要输入的密码，用于认证用户身份。 ②密码：密码通常是指按特定编码规则，对通信双方的数据信息进行从明文到密文变换的一种技术方法。 ③密钥：是指在密码算法中引进的控制参数，对一个算法采用不同的参数值，其解密结果就不同。加密算法中的控制参数称加密密钥，解密算法中的控制参数称解密密钥。 ④密码系统：包括明文、密文、密钥和密码算法四个方面。 原有的信息称为明文(Plaintext，简称P)；明文经过加密变换后的形式 称为密文(Ciphertext，简称C)；由明文变为密文的过程称为加密(Enciphering，简称E), 通常由加密算法来实现；由密文还原成明文的过程称为解密(Deciphering，简称D), 通常由解密算法来实现。 常见的加密函数形式： C＝EK1(P)；常见的解密函数形式： P＝DK2(C)。 (3)简单加密算法 ①替代加密法：将明文中的每个位置的字符用其他字符替代。 ②换位密码法：将明文中的字符位置通过一定的规则重新排列。 ③简单异或法：将明文与密钥进行异或运算，解密则是对密文用同一密钥进行异或运算。 (4)对称与非对称密码体制 根据加密密钥(通常记为Ke)和解密密钥(通常记为Kd)的关系，密码体制可以分为两种。若一种加密方法Ke＝Kd，则称为对称密码体制或单钥 密码体制。若一种加密方法Ke≠Kd，则称为非对称密码体制或双钥密码体制。 例1　小林统计了一首英文诗中的字母出现频率，把出现频率最高的10个字母组成一套编码，将自己生日中的8个数字转换成对应字符。小林的生日、出现频率最高的10个字母组成的编码及转换后的字符串在密码系统中分别是(　 　) A．明文、密文、密钥 B．密文、密钥、明文 C．明文、密钥、密文 D．密钥、明文、密文 C 【解析】 小林的生日是明文(原文), 出现频率最高的10个字母组成的编码是密钥(加密使用的字典), 转换后的字符串是密文(加密后的文件)，选项C正确。 变式　为了数据安全，采用异或法进行加密。用二进制编码为“00101100”的密钥K 对明文进行简单异或加密，得到密文C 的二进制编码是“01010101”，则明文对应的二进制编码是(　 　) A．00101001 B．01111001 C．01000100 D．00111000 【解析】 明文可以通过密文和密钥的异或运算得到，异或原则：相同为0，不同为1。运算如下，选项B正确。 B 例2　有如下Python程序段： p＝”Tel－114” c＝” ” for ch in p： if ch>＝”0” and ch<＝”9”： 　　　　c＋＝str(9－int(ch)) elif ch>＝”a” and ch<＝”z”： 　　　　c＋＝chr(ord(ch)－ord(”a”)＋ord(”A”)) else： 　　　 　 c＋＝ch print(c) 执行该程序段后，输出的结果是(　 　) A．tEL－885 B．tEL－114 C．TEL－114 D．TEL－885 D 【解析】 该Python程序段的功能为：若ch为数字字符，则加密后字符的数值和原数字字符的数值相加和为9；若ch为小写字母，则加密后的字符为原小写字母对应的大写字母；若ch为除数字字符和小写字母外的其他字符，则原ch保持不变。结合需加密字符串为p＝”Tel－114”，那么按加密规则，程序运行后得到的输出结果为”TEL－885”。选项D正确。 变式　某字符串加密算法的Python程序段如下： s＝”TXAB1234”；ans＝”” i＝j＝0 n＝len(s) for t in s[0：n//2]： j＝int(s[n－i－1]) ans＝chr((ord(t)＋j－65)%26＋65)＋ans #字符“A”的ASCII 码值为65 i＋＝1 print(ans) 执行该程序段后，输出的结果是(　 　) A．XACC B．UZDF C．CCAX D．FDZU 【解析】 “chr((ord(t)＋j－65)%26＋65)”的作用是先将大写字母转换为[0，25]范围内的整数，再向后移动t 位，最后转换为对应大写字母，如T 在大写字母表上后移4 位为X，X 后移3 位为A，以此类推，选项C正确。 C 例3　(2024·镇海中学学考模拟)小明编写了一个字符串加密程序，功能如下：输入明文，显示加密后的密文。加密算法如下： ①若是大写字母，则进行字母替换：英文26个字母按键盘QWERT的顺序排列，从第一行到第三行连接起来再与字母表顺序进行替换，如Q用A来替换，Y用F替换，如下表所示： ②将经过字母替换后的明文每个字符的8位二进制ASCII码(不足8位的左端补0，补足8位)分成两段(左4位一段，右4位为另一段)，如字符“A”的8位二进制ASCII码值为01000001，分段后为0100，0001； ③将高位段(左边4位)转换为十六进制数(如0100转化为4)； ④将低位段(右边4位)取反(0→1，1→0)后再转换为十六进制数(如0001→1110→14→E)； ⑤依次连接两位十六进制数，得到该字符的密文，如“Q”的密文为“4E”； ⑥将每个字符的密文按照明文的顺序依次连接。 程序运行界面如图所示： 请回答下列问题。 (1)按照上述加密算法，字符“E”的密文是______。 (2)实现上述功能的Python程序如下，请在横线处填入合适的代码。 def dtb(num)：　　 #十进制转8位二进制，高低4位分别处理 i＝0；result＝”” while i<8： if i<4： y＝1－num%2 4C else： y＝num%2 num＝num//2 result＝str(y)＋result i＋＝1 return result mw＝input(”请输入待加密的字符： ”) jm＝”” mm＝{”Q”：”A”，”W”：”B”，”E”：”C”，”R”：”D”，”T”：”E”，”Y”：”F”，”U”：”G”，”I”：”H”，”O”：”I”，”P”：”J”，”A”：”K”，”S”：”L”，”D”：”M”，”F”：”N”，”G”：”O”，”H”：”P”，”J”：”Q”，”K”：”R”，”L”：”S”，”Z”：”T”，”X”：”U”，”C”：”V”，”V”：”W”，”B”：”X”，”N”：”Y”，”M”：”Z”} for i in range(len(mw))： if ”A”<＝mw[i]<＝”Z”： ①___________________ jm＋＝mm[mw[i]] else： jm＋＝mw[i] jm1＝”” for i in range(len(jm))： ②________________________ zf＝”0123456789ABCDEF”；result1＝””；sum＝0 for i in ③________________________________________________ __________________________________________________： jm1＋＝dtb(ord(jm[i])) range(0，len(jm1)，4)或range(0，len(jm1)－1，4)或 range(0，len(jm1)－2，4)或range(0，len(jm1)－3，4) sum＝int(jm1[i])*8＋int(jm1[i＋1])*4＋int(jm1[i＋2])*2＋int(jm1[i＋3]) result1＋＝zf[sum] sum＝0 print(”密文为： ”，result1) 【解析】 (1)将E替换为C，并将字符C的ASCII码转换成二进制为01000011，将高4位转换成十六进制数为4；将低4位取反得到1100，再转换成十六进制数为C，依次连接为加密结果。 (2)①在字典中查找替换字符。 ②调用函数进行进制转换，将十进制转换成二进制，函数中将低位段4 位进行取反。 ③以4位一组转换成十进制数，所以步长为4。 $$