高中信息安全与密码课程的一次教学尝试，本文主要内容关键词为：密码论文,高中论文,课程论文,信息论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
我通过互联网以及书店等收集了许多资料，认真研读并结合学生的实际情况整理编写出相关的校本课程。课程内容大致设计如下：
1.信息安全的历史回顾（1课时）；
2.密码学的基本概念（1课时）；
3.初等数论基本知识（2课时）；
4.置换密码兼谈我国古代密码（1课时）；
5.单表代替密码（2课时）；
6.流密码（1课时）；
7.分组密码（1课时）；
8.古典密码分析（1课时）；
9.公钥密码（2课时）；
10.RSA加解密算法（3课时）。
下面记录的是对单表代替密码第一课时的课堂尝试。
在学习本节课之前，同学们已学习了初等数论的一些相关知识以及密码的一些有关概念和知识。如所谓密码方案，就是把明文（原文）翻译成密文以及把密文翻译成明文（恢复原文）的两个规则，加密可以使用隐写术、网格式密码和置换密码，但学生已认识到上述方案比较容易被破译。于是，我引导学生反思置换密码的本质，实际上就是建立两个集合A与B之间的一种对应关系，如果设A表示含n个字母的明文字母表
。
接着，我创设以下问题情景，引入新课单表代替密码。
师：假设一名公安局长要给基层的干警发出一道指令：“抓赌行为动今晚展开”。但必须以密文的形式发出……。
没等我把话说完，教室里已传出声音：“可以用隐写术”，“可以用置换密码”，……，但更多的同学不满足于已学的方法，他们积极探索新的密码方案。
生：可以先将明文转换成拼音形式：
ZHUA DU XING DONG JIN WAN ZHAN KAI。
师：很好，这时明文字母表
，你们要建立的一个对应法则f是什么？
学生积极探究，有的说只要将英文字线表中的字线按顺序向左或右移动一位就可以得到密文字母表，当然也可以移2位，移3位，……
师：如果遇到字母Y或Z，右移3位后是什么字母呢？
生：Y右移3位后是B，Z右移3位后是C。
这时一位学生已写好密文，我请他上台板演：
附图
密文：CKXD GX ALQJ GRQJ MLQ ZDQ CKDQ NDL。
(j=i+3)
我对这位学生的密码方案表示赞赏，并在黑板上写上：
一、加法密码
加法密码的映射函数为
附图
师：同学们还有什么方案能帮助这位局长将明文转化为密文？
（安静片刻）
生1：能不能将刚才的j=j+k改为j=ik？
我的眼前一亮，学生是具有想象力的，我应当让学生在课堂上展现自我，锻炼能力。
师：很好啊，敢于联想，发散思维，大家同意这一方案吗？
生2：好像可以，如n=26时取k=3。
大家一时还不敢肯定，教室里又是一阵短暂的肃静，每个人都在积极的思考。这时刚才发言的那位学生已列出一张表格，我利用实物投影仪予以展示：
取k=3，i
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12j
0
3
6
9
12
15
18
21
24
1
4
7
10i
13
14
15
16
17 18
19
20
21
22
23
24
25j
13
16
19
22
25
2
5
8
11
14
17
20
23
接着我又问大家：当n=26时取k=2，又会出现什么情况？（教师及时启发，引导学生探索）
生3：当k=2时，列表如下：i
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12j
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24i
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25j
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
此时的密文字母表变为B=｛A，C，E，G，I，K，M，O，Q，S，U，W，Y｝。
附图
函数就不是1-1映射的函数，同一个A代表哪一个字母？密文将不能正确解密。
我对同学们的探索表示赞赏。得到鼓励之后，气氛变得活跃，这时学生提出问题：为什么当k=3时密文能正确解密，当k=2时密文就不能正确解密？
课堂上自发地形成了学习小组。经研究学生发现：(2,26)≠1，(3,26)=1。
附图
学生小结：函数要成为1-1映射的函数，就必须(k,n)=1。
水到渠成了，这时我在黑板上写上。
二、乘法密码
乘法密码的映射函数为
附图
学生动手编码并获得成功，学生积极性很高，不肯就此罢休，还要尝试其他的方法。
生5：能否将乘法密码和加法密码结合起来使用？
（出现了嘀嘀咕咕的计论声……）
生6：乘法密码和加法密码结合起来使用，可加大解码的难度。
附图
YMZD SZ ORQH SVQH WRQ JDQ YMDQ BDR。
又一种密码方案的产生，学生惊讶、欣慰、自豪、满足。
三、仿射密码
乘法密码和加法密码相结合便构成仿射密码。仿射密码的映射函数为
附图
师：大家一定还有很多的创意，同学们刚才所研究的这几个密码方案实际上都是去构造一个密文字母表，然后用密文字母表中的一个字母来代替一个明文字母表中的一个字母，各字母的相对位置不变，但字母本身改变了。这样编成的密码称为单表代替密码又称为简单代替密码。
设明文
。可见，简单代替密码的密钥就是映射函数f或密文字母表B。
加法密码是古罗马皇帝凯萨(Caesar)使用过的一种密码。Caesar密码取k=3，因此其密文字母表就是把明文字母表循环右移3位后得到的字母表。
也许你会说，这样顺序地替代，容易被人看出破绽。确实如此，于是人们想出了最简单的方法—替代时不是有规律的，而是随机生成一个对照表，这样就不会那么容易被人看出了。
临近下课，我布置了今天的作业：
明文：沙漠风暴行动。
SHA MO FENG BAO XING DONG。
1.请将以上明文用下列密码方案写成密文：
(1)置换密码；(2)加法密码；(3)乘法密码；(4)仿射密码。
2.凯撒密码还有更加安全的形式，就是用特殊符号代替两个或多个常出现的字母，你能受此启发，就上题再想出其他的加密方法吗？
下课的铃声响了，望着学生们还倾注于密码方案的讨论的情景，那一刻我拥有了满足感，心中充满了无言的感动……