Главная / Информатика / Практическая работа в среде Excel «Шифрование информации» 11 класс

Практическая работа в среде Excel «Шифрование информации» 11 класс

Название документа Автор.doc

Автор: Андриянова Елена Викторовна

Должность: преподаватель

Категория: 1

Образовательное учреждение: ГОУ СПО ТО «Новомосковский политехнический колледж»

г.Новомосковск Тульской области

E-mail: ya-eva0802@yandex.ru


Тема урока: «Шифрование информации»

Предмет: Информатика

Группа: группы II курса (11 класс)

Ключевые слова: практическая работа, шифрование, защита информации, криптография, метод Цезаря, Microsoft Excel

Оборудование: компьютерный класс, программа Microsoft Office, карточки с заданиями (см.приложение)

Литература:

1. Мельников В.П., Клейменов С.А., Петраков А.М. Информационная безопасность: учебное пособие для студентов сред. проф. образования. – М.: Издательский дом «Академия», 2009.

2. Алферов А.П., Зубов А.Ю., Кузьмин А.С., Черемушкин А.В. Основы криптографии: учебное пособие. –М.: Гелиос АРВ, 2002.

Тип урока: практическая работа

Форма работы: индивидуальная на компьютере

Аннотация: время выполнения задания – 90 мин. (1 пара)



Название документа ифрование.doc

Тема урока: «Шифрование информации»

Предмет: Информатика

Группа: группы II курса (11 класс)

Ключевые слова: практическая работа, шифрование, защита информации, криптография, метод Цезаря, Microsoft Excel

Оборудование: компьютерный класс, программа Microsoft Office, карточки с заданиями (см.приложение)

Литература:

1. Мельников В.П., Клейменов С.А., Петраков А.М. Информационная безопасность: учебное пособие для студентов сред. проф. образования. – М.: Издательский дом «Академия», 2009.

2. Алферов А.П., Зубов А.Ю., Кузьмин А.С., Черемушкин А.В. Основы криптографии: учебное пособие. – М.: Гелиос АРВ, 2002.

Тип урока: практическая работа

Форма работы: индивидуальная на компьютере

Аннотация: время выполнения задания – 90 мин. (1 пара)

Цель урока: изучение простейших методов криптографической зашиты информации и закрепление навыков работы в программной среде Microsoft Excel.

Ход урока:

  1. Изучение теоретического материала.

  2. Зашифровывание своих фамилии и имени, используя метод Цезаря и среду Microsoft Excel.

  3. Расшифровывание фразы с карточки, используя метод Цезаря и среду Microsoft Excel.

  4. Зашифровать, расшифрованную в п.4 фразу методом перестановки с ключом. В качестве ключа взять свою фамилию.

  5. Ответить устно на вопросы.

  6. Предъявить работу преподавателю.

Теоретические сведения:

Система шифрования Цезаря – частный случай шифра простой замены. Метод основан на замене каждого символа сообщения (открытого текста) на другой символ того же алфавита, путем смещения от исходного на k позиций (получаем закрытый текст). Величина k называется ключом шифра (ключ – это информация, необходимая для беспрепятственного дешифрования информации). Ключ в методе Цезаря – целое число. Если поставить в соответствие каждому символу используемого алфавита число, то процесс шифрования будет проходить по формуле:

hello_html_m10d971a8.gif

где xi– номер i-того символа в открытом тексте, yi – номер i-того символа в закрытом тексте, k – ключ, n – число символов в алфавите. Операция mod – это взятие остатка от деления одного числа на другое (например: 5 mod 2 = 1, 10 mod 5 = 0, 20 mod 7 = 6).

Дешифрование (расшифровывание) будет проходить по формуле

hello_html_5b865c0f.gif

Пример.

Зашифруем методом Цезаря с ключом k=7 слово «шифр».

Будем использовать русский алфавит без буквы ё, где букве А соответствует число 0, а следовательно букве Я – 31. Т.е. n=32.

Поставим в исходном слове в соответствие каждой букве число:

ш

24

= х1

и

8

= х2

ф

20

= х3

р

16

= х4

Тогда y1 = (x1 + k) mod 32 = (24 +7) mod 32 = 31 mod 32 = 31 я

y2 = (x2 + k) mod 32 = (8 +7) mod 32 = 15 mod 32 = 15 п

y3 = (x3 + k) mod 32 = (20 +7) mod 32 = 27 mod 32 = 27 ы

y4 = (x4 + k) mod 32 = (16 +7) mod 32 = 23 mod 32 = 23 ч

Таким образом, получили слово «япыч»

Дешифрование.

Для дешифрования необходимо каждому символу слова «япыч» поставить в соответствие число:

я

31

= y1

п

15

= y2

ы

27

= y3

ч

23

= y4

Тогда x1 = (y1 + (32 – k)) mod 32 = (31 +(32 – 7)) mod 32 = 56 mod 32 = 24 ш

x2 = (y2 + (32 – k)) mod 32 = (15 +25) mod 32 = 40 mod 32 = 8 и

x3 = (y3 + (32 – k)) mod 32 = (27 +25) mod 32 = 52 mod 32 = 20 ф

x4 = (y4 + (32 – k)) mod 32 = (23 +25) mod 32 = 48 mod 32 = 16 р

Получили слово «шифр», следовательно шифрование было выполнено правильно.

Шифр перестановки с ключом – является одним из многочисленных видов шифров перестановки (символы исходного сообщения переставляются по определенным законам).

Для перестановки с ключом выбирается ключ – любое слово. Символы ключа нумеруется в порядке следования их в алфавите. Строится таблица, в которой количество столбцов равно количеству букв в ключе. Исходный текст вместе с пробелами и знаками препинания записывается в эту таблицу. Если последняя срока заполнена не полностью, до до конца строки записываются любые символы («пустышки»). Затем текст переписывается по столбцам, учитывая их нумерацию согласно ключу.

Пример.

Выберем в качестве ключа слово «информация». Пронумеруем ключ (первая, из имеющихся в ключе, в алфавите буква А, следовательно ей присваивается номер 1; следующая по алфавиту буква И, следовательно первая буква И будет иметь номер 2, а вторая – 3; далее идет буква М, ей присваиваем номер 4 и т.д.):

и

н

ф

о

р

м

а

ц

и

я

2

5

8

6

7

4

1

9

3

10

Зашифруем пословицу: От умного научишься, от глупого разучишься.

Запишем ее в таблицу под ключом. Оставшиеся ячейки до конца строки заполняют «пустышками».


и

н

ф

о

р

м

а

ц

и

я

2

5

8

6

7

4

1

9

3

10

о

т


у

м

н

о

г

о


н

а

у

ч

и

ш

ь

с

я

,


о

т


г

л

у

п

о

г

о


р

а

з

у

ч

и

ш

ь

с

я

а

б

в

г

д

е

ж

з

Переписываем столбцы, учитывая их номер:

Оьучдон осояошжншлугтао яуч абмигзв утрагспие ,гьз

Для дешифрования зашифрованный текст записывается в таблицу по столбцам, учитывая их номер.


Порядок выполнения работы.

  1. Ознакомьтесь с теоретической частью практической работы.

  2. Загрузите программу Microsoft Excel.

  3. На первом листе электронной книги запишите в столбец А буквы русского алфавита. В столбце В – номер букв, в столбце С – опять буквы (такая запись будет необходима для использования функции ВПР).
    hello_html_m154108de.png

  4. Переименуйте лист1 в Алфавит.

  5. На втором листе электронной книги запишите название работы, ключ и название столбцов таблицы (S – исходные символы, Х – числа исходных символов, Y – пересчитанные по формуле значения, S1 – символы закрытого текста). Значение ключа можно взять любым и обязательно его значение записать в отдельную ячейку (В5). В столбец S, начиная с 8 строки, впишите фамилию и имя, каждую букву в отдельной ячейке.
    hello_html_m2683fc51.png

  6. В столбце Х должны быть числовые значения символов из столбца S. Эти значения хранятся на листе Алфавит. Чтобы получить их, можно воспользоваться функцией ВПР (категория – ссылки и массивы).
    Встаем в ячейку В8 и вызываем функцию ВПР. Заполняем ее окно следующим образом:
    hello_html_76dd2c18.png

  7. Растянуть формулу вниз до конца таблицы.

  8. В ячейку С8 (столбец Y) записывается формула для шифрования. Исходная формула метода Цезаря имеет вид: hello_html_341f56e1.gif.Операции mod в Excel соответствует функция ОСТАТ(число; делитель). В нашем случае число – это hello_html_23853278.gif, а делитель – 32. Т.е. функция ОСТАТ будет иметь вид =ОСТАТ((B8+$B$5);32).

  9. Эту формулу необходимо растянуть вниз до конца таблицы.

  10. В ячейку D8 (столбец S1) опять записываем функцию ВПР, которая по числу Y найдет букву. Эта функция будет выглядеть следующим образом:

hello_html_m73021567.png

  1. Окончательно таблица должна выглядеть следующим образом:
    hello_html_m71ba6bd3.png

Запишите полученный закрытый текст (столбец S1) в тетрадь.

  1. Рядом приготовьте место для дешифрования информации. Получите у преподавателя карточку с закрытым текстом и впишите его в столбец S1 новой таблицы.
    hello_html_m46e6863c.png

  2. Проведите дешифрования текста по аналогии с зашифровыванием. Для расшифровывания (столбца Х) используйте формулу hello_html_m213a7bb1.gif
    hello_html_m2e977bfa.png

  3. Запишите полученную фразу в тетрадь.

  4. Зашифруйте в тетради расшифрованную фразу методом перестановки с ключом. В качестве ключа используйте свою фамилию.

  5. Предъявите работу преподавателю.


Вопросы.

  1. Какой текст называется открытым?

  2. Какой текст называется закрытым?

  3. Что такое ключ?

  4. Как осуществляется процесс шифрования в методе Цезаря?

  5. Что такое «шифрование методом перестановки»?

  6. Как работает функция ОСТАТ?

  7. Что делает функция ВПР?



Приложения:

Метод Цезаря

(задания с ответами для преподавателя)

Kлюч -> 8

Cтрокa:

Маскировка - это хитрость и сноровка

Зашифрованный текст:

фищтршцкти - еъц эръшцщъд р щхцшцкти

Kлюч -> 6

Cтрокa:

Кто хочет много знать, тому надо мало спать

Зашифрованный текст:

ршф ыфэлш туфйф нужшв, шфтщ ужкф тжсф чхжшв

Kлюч -> 4

Cтрокa:

Предупредить вовремя - дело друзей

Зашифрованный текст:

уфйичуфйимца жтжфйрг - ийпт ифчлйн

Kлюч -> 6

Cтрокa:

Возьмется народ - озеро перельет

Зашифрованный текст:

ифнвтлшче ужцфк - фнлцф хлцлсвлш

Kлюч -> 7

Cтрокa:

Одним конем все поле не объедешь

Зашифрованный текст:

хлфпу схфму йшм цхтм фм хибмлмяг

Kлюч -> 9

Cтрокa:

Где слова редки, там они вес имеют

Зашифрованный текст:

мно ъфчлй щонус, ыйх чцс лоъ схозы

Kлюч -> 10

Cтрокa:

Мал язык, да всем телом владеет

Зашифрованный текст:

цкх йсеф, ок мыпц ьпхшц мхкоппь

Kлюч -> 7

Cтрокa:

Чем больше науки, тем умнее руки

Зашифрованный текст:

юму ихтгям фзъсп, щму ъуфмм чъсп

Kлюч -> 9

Cтрокa:

Мало диплом иметь, надо дело разуметь

Зашифрованный текст:

хйфч нсшфчх схоые, цйнч нофч щйрьхоые

Kлюч -> 4

Cтрокa:

Мудрость - наименьшая тяжелая ноша в пути

Зашифрованный текст:

рчифтхца - сдмрйсаьдг цгкйпдг стьд ж учцм

Kлюч -> 10

Cтрокa:

Прогульные дни воровству сродни

Зашифрованный текст:

щъшнэхжчеп очт мшъшмыьмэ ыъшочт

Kлюч -> 5

Cтрокa:

От глаз толку мало, если ум слеп

Зашифрованный текст:

уч ирем чурпш серу, кцрн шс цркф

Kлюч -> 6

Cтрокa:

Кому работа в тягость, тому не ведома

Зашифрованный текст:

рфтщ цжзфшж и шейфчшв, шфтщ ул илкфтж

Kлюч -> 7

Cтрокa:

Хорошее воспитание - лучшее наследство

Зашифрованный текст:

ьхчхямм йхшцпщзфпм - тъюямм фзштмлшщйх

Kлюч -> 8

Cтрокa:

Помахаешь косой - будет сладок покой

Зашифрованный текст:

чцфиэинад тцщцс - йымнъ щуимцт чцтцс

Kлюч -> 9

Cтрокa:

Кто много начинает, тот мало кончает

Зашифрованный текст:

уыч хцчмч цйасцйоы, ычы хйфч учцайоы



Карточки с заданиями

№1

Используя ключ 8 проведите дешифрование информации, зашифрованной методом Цезаря:

фищтршцкти - еъц эръшцщъд р щхцшцкти

№2

Используя ключ 6 проведите дешифрование информации, зашифрованной методом Цезаря:

ршф ыфэлш туфйф нужшв, шфтщ ужкф тжсф чхжшв

№3

Используя ключ 4 проведите дешифрование информации, зашифрованной методом Цезаря:

уфйичуфйимца жтжфйрг - ийпт ифчлйн

№4

Используя ключ 6 проведите дешифрование информации, зашифрованной методом Цезаря:

ифнвтлшче ужцфк - фнлцф хлцлсвлш

№5

Используя ключ 7 проведите дешифрование информации, зашифрованной методом Цезаря:

хлфпу схфму йшм цхтм фм хибмлмяг

№6

Используя ключ 9 проведите дешифрование информации, зашифрованной методом Цезаря:

мно ъфчлй щонус, ыйх чцс лоъ схозы

№7

Используя ключ 10 проведите дешифрование информации, зашифрованной методом Цезаря:

цкх йсеф, ок мыпц ьпхшц мхкоппь

№8

Используя ключ 7 проведите дешифрование информации, зашифрованной методом Цезаря:

юму ихтгям фзъсп, щму ъуфмм чъсп

№9

Используя ключ 9 проведите дешифрование информации, зашифрованной методом Цезаря:

хйфч нсшфчх схоые, цйнч нофч щйрьхоые

№10

Используя ключ 4 проведите дешифрование информации, зашифрованной методом Цезаря:

рчифтхца - сдмрйсаьдг цгкйпдг стьд ж учцм

№11

Используя ключ 10 проведите дешифрование информации, зашифрованной методом Цезаря:

щъшнэхжчеп очт мшъшмыьмэ ыъшочт

№12

Используя ключ 5 проведите дешифрование информации, зашифрованной методом Цезаря:

уч ирем чурпш серу, кцрн шс цркф

№13

Используя ключ 6 проведите дешифрование информации, зашифрованной методом Цезаря:

рфтщ цжзфшж и шейфчшв, шфтщ ул илкфтж

№14

Используя ключ 7 проведите дешифрование информации, зашифрованной методом Цезаря:

ьхчхямм йхшцпщзфпм - тъюямм фзштмлшщйх

№15

Используя ключ 8 проведите дешифрование информации, зашифрованной методом Цезаря:

чцфиэинад тцщцс - йымнъ щуимцт чцтцс

№16

Используя ключ 9 проведите дешифрование информации, зашифрованной методом Цезаря:

уыч хцчмч цйасцйоы, ычы хйфч учцайоы






10


Практическая работа в среде Excel «Шифрование информации» 11 класс
  • Информатика
Описание:

Тип урока: практическая работа

Формы работы: зачет

Оборудование: компьютерный класс, программа Microsoft Office, карточки с заданиями (см.приложение)

Тип урока: практическая работа

Форма работы: индивидуальная на компьютере

Аннотация: время выполнения задания – 90 мин. (1 пара)

Цель урока:изучение простейших методов криптографической зашиты информации и закрепление навыков работы в программной среде Microsoft Excel.

Ход урока:

  1. Изучение теоретического материала.
  2. Зашифровывание своих фамилии и имени, используя метод Цезаря и среду Microsoft Excel.
  3. Расшифровывание фразы с карточки, используя метод Цезаря и среду Microsoft Excel.
  4. Зашифровать, расшифрованную в п.4 фразу методом перестановки с ключом. В качестве ключа взять свою фамилию.
  5. Ответить устно на вопросы.
  6. Предъявить работу преподавателю.

Теоретические сведения:Система шифрования Цезаря – частный случай шифра простой замены. Метод основан на замене каждого символа сообщения (открытого текста) на другой символ того же алфавита, путем смещения от исходного на kпозиций (получаем закрытый текст). Величина k называется ключом шифра (ключ – это информация, необходимая для беспрепятственного дешифрования информации). Ключ в методе Цезаря – целое число. Если поставить в соответствие каждому символу используемого алфавита число, то процесс шифрования будет проходить по формуле:

yi=(xi+k) mod n

где xi – номер i-того символа в открытом тексте, yi – номер i-того символа в закрытом тексте, k – ключ, n – число символов в алфавите. Операция mod – это взятие остатка от деления одного числа на другое (например: 5 mod 2 = 1, 10 mod 5 = 0, 20 mod 7 = 6).
Дешифрование (расшифровывание) будет проходить по формуле

xi=(yi+(n-k)) mod n

Пример.
Зашифруем методом Цезаря с ключом k=7 слово «шифр».
Будем использовать русский алфавит без буквы ё, где букве А соответствует число 0, а следовательно букве Я – 31. Т.е. n=32.
Поставим в исходном слове в соответствие каждой букве число:

ш

→ 24

= х1

и

→ 8

= х2

ф

→ 20

= х3

р

→ 16

= х4

Тогда ( y1= (x>1 + k) mod 32 = (24 +7) mod 32 = 31 mod 32 = 31 → я
y3 = (x2 + k) mod 32 = (8 +7) mod 32 = 15 mod 32 = 15 → п
y3 = (x3 + k) mod 32 = (20 +7) mod 32 = 27 mod 32 = 27 → ы
y4 = (x4 + k) mod 32 = (16 +7) mod 32 = 23 mod 32 = 23 → ч
Таким образом, получили слово «япыч»
Дешифрование.
Для дешифрования необходимо каждому символу слова «япыч» поставить в соответствие число:

я

→ 31

= y1

п

→ 15

= y3

ы

→ 27

= y3

ч

→ 23

= y4

Тогда x1 = (y1 + (32 – k)) mod 32 = (31 +(32 – 7)) mod 32 = 56 mod 32 = 24 → ш
x2 = (y2 + (32 – k)) mod 32 = (15 +25) mod 32 = 40 mod 32 = 8 → и
x3 = (y3 + (32 – k)) mod 32 = (27 +25) mod 32 = 52 mod 32 = 20 → ф
x4 = (y4 + (32 – k)) mod 32 = (23 +25) mod 32 = 48 mod 32 = 16 → р

Получили слово «шифр», следовательно шифрование было выполнено правильно.
Шифр перестановки с ключом – является одним из многочисленных видов шифров перестановки (символы исходного сообщения переставляются по определенным законам).
Для перестановки с ключом выбирается ключ – любое слово. Символы ключа нумеруется в порядке следования их в алфавите. Строится таблица, в которой количество столбцов равно количеству букв в ключе. Исходный текст вместе с пробелами и знаками препинания записывается в эту таблицу. Если последняя срока заполнена не полностью, до до конца строки записываются любые символы («пустышки»). Затем текст переписывается по столбцам, учитывая их нумерацию согласно ключу.
Пример.
Выберем в качестве ключа слово «информация». Пронумеруем ключ (первая, из имеющихся в ключе, в алфавите буква А, следовательно ей присваивается номер 1; следующая по алфавиту буква И, следовательно первая буква И будет иметь номер 2, а вторая – 3; далее идет буква М, ей присваиваем номер 4 и т.д.):

и

н

ф

о

р

м

а

ц

и

я

2

5

8

6

7

4

1

9

3

10

Зашифруем пословицу: От умного научишься, от глупого разучишься.
Запишем ее в таблицу под ключом. Оставшиеся ячейки до конца строки заполняют «пустышками».

и

н

ф

о

р

м

а

ц

и

я

2

5

8

6

7

4

1

9

3

10

о

т

 

у

м

н

о

г

о

 

н

а

у

ч

и

ш

ь

с

я

,

 

о

т

 

г

л

у

п

о

г

о

 

р

а

з

у

ч

и

ш

ь

с

я

а

б

в

г

д

е

ж

з

Переписываем столбцы, учитывая их номер:
Оьучдон осояошжншлугтао яуч абмигзв утрагспие ,гьз
Для дешифрования зашифрованный текст записывается в таблицу по столбцам, учитывая их номер.

Порядок выполнения работы.

  • Ознакомьтесь с теоретической частью практической работы.
  • Загрузите программу Microsoft Excel.
  • На первом листе электронной книги запишите в столбец А буквы русского алфавита. В столбце В – номер букв, в столбце С – опять буквы (такая запись будет необходима для использования функции ВПР).
and1.jpg
Переименуйте лист1 в Алфавит. На втором листе электронной книги запишите название работы, ключ и название столбцов таблицы (S – исходные символы, Х – числа исходных символов, Y – пересчитанные по формуле значения, S1 – символы закрытого текста). Значение ключа можно взять любым и обязательно его значение записать в отдельную ячейку (В5). В столбец S, начиная с 8 строки, впишите фамилию и имя, каждую букву в отдельной ячейке.
and2.jpg
В столбце Х должны быть числовые значения символов из столбца S. Эти значения хранятся на листе Алфавит. Чтобы получить их, можно воспользоваться функцией ВПР (категория – ссылки и массивы).
Встаем в ячейку В8 и вызываем функцию ВПР. Заполняем ее окно следующим образом:
and3.jpg
В ячейку С8 (столбец Y) записывается формула для шифрования. Исходная формула метода Цезаря имеет вид: yi=(xi+k) mod n. Операции mod в Excel соответствует функция ОСТАТ(число; делитель). В нашем случае число – это (xi+k) а делитель – 32. Т.е. функция ОСТАТ будет иметь вид =ОСТАТ((B8+$5);32). Эту формулу необходимо растянуть вниз до конца таблицы. В ячейку D8 (столбец S1) опять записываем функцию ВПР, которая по числу Y найдет букву. Эта функция будет выглядеть следующим образом:

см.приложение

  • Окончательно таблица должна выглядеть следующим образом:

см.приложение

Запишите полученный закрытый текст (столбец S1) в тетрадь.

  • Рядом приготовьте место для дешифрования информации. Получите у преподавателя карточку с закрытым текстом и впишите его в столбец S1 новой таблицы.

см.приложение

Проведите дешифрования текста по аналогии с зашифровыванием. Для расшифровывания (столбца Х) используйте формулу

xi=(yi+32-k)) mod 32

см.приложение

  • Запишите полученную фразу в тетрадь.
  • Зашифруйте в тетради расшифрованную фразу методом перестановки с ключом. В качестве ключа используйте свою фамилию.
  • Предъявите работу преподавателю.

Вопросы

  1. Какой текст называется открытым?
  2. Какой текст называется закрытым?
  3. Что такое ключ?
  4. Как осуществляется процесс шифрования в методе Цезаря?
  5. Что такое «шифрование методом перестановки»?
  6. Как работает функция ОСТАТ?
  7. Что делает функция ВПР?

Литература:
1. Мельников В.П., Клейменов С.А., Петраков А.М. Информационная безопасность: учебное пособие для студентов сред. проф. образования. – М.: Издательский дом «Академия», 2009.
2. Алферов А.П., Зубов А.Ю., Кузьмин А.С., Черемушкин А.В. Основы криптографии: учебное пособие. – М.: Гелиос АРВ, 2002.



15.02.2014
Автор Андриянова Елена Викторовна
Дата добавления 15.02.2014
Раздел Информатика
Подраздел
Просмотров 6111
Номер материала 262
Скачать свидетельство о публикации

Оставьте свой комментарий:

Введите символы, которые изображены на картинке:

Получить новый код
* Обязательные для заполнения.


Комментарии:

↓ Показать еще коментарии ↓