第13课万维网安全新协议（教学设计）人教版（2024）初中信息科技七年级全一册

第3单元便捷的互联网服务——第13课万维网安全新协议（教学设计）—20242025学年人教版2024信息科技七年级全一册一、教学目标（一）知识与技能目标学生能够清晰阐述万维网安全面临的常见威胁，如数据泄露、网络钓鱼、恶意软件传播等，准确说明这些威胁对个人、企业和社会造成的危害，理解保障万维网安全的紧迫性。熟练掌握S、SSL/TLS等万维网安全新协议的基本概念、工作原理和关键技术点，包括加密算法（如AES、RSA）的应用、数字证书的作用与验证过程，能够详细描述这些协议如何在数据传输过程中保护信息安全。学会运用浏览器工具和网络安全检测软件，识别网页是否采用安全协议，查看数字证书信息，分析网络请求与响应过程中的安全状况，能够根据检测结果判断网页安全性，提升网络安全检测与分析能力。（二）过程与方法目标通过创设网络安全事件情境，引导学生观察、思考和讨论，培养学生从实际案例中总结万维网安全问题及应对策略的能力。组织小组合作探究活动，让学生在交流与协作中深入探讨安全协议的优势、局限性以及未来发展趋势，提升团队协作和批判性思维能力。鼓励学生自主开展网络安全知识拓展学习，如了解新型网络攻击手段与安全防护技术，锻炼学生自主学习和信息收集整理能力。（三）情感态度与价值观目标激发学生对网络安全技术的探索兴趣，培养学生严谨的科学态度和对网络安全问题的敏锐洞察力，提升学生在信息时代的网络安全意识。引导学生认识到万维网安全对维护网络秩序、保障个人隐私和促进数字经济发展的重要意义，增强学生积极参与网络安全防护、共同营造安全网络环境的责任感。二、教学重难点（一）教学重点万维网安全威胁剖析：通过展示真实的网络安全事件案例，如某知名电商平台因数据泄露导致大量用户信息被曝光，讲解数据泄露的常见途径，如网站服务器被黑客攻击、数据库漏洞被利用等，分析数据泄露对用户造成的经济损失（如信用卡被盗刷）、隐私泄露（个人信息被滥用）等危害。以网络钓鱼为例，展示一些仿冒银行网站的网络钓鱼页面，讲解攻击者如何通过发送虚假邮件、即时通讯消息等方式，诱使用户输入账号密码等敏感信息，分析网络钓鱼对个人和企业的危害，如企业可能因员工误操作导致商业机密泄露、资金损失。介绍恶意软件传播，如通过网页挂马，用户访问被植入恶意代码的网页后，电脑自动并运行病毒、木马程序，导致系统瘫痪、数据丢失。通过大量案例和数据，如每年因网络安全事件造成的经济损失金额、受影响用户数量等，让学生直观感受万维网安全威胁的严重性。S、SSL/TLS协议原理讲解：详细讲解S协议，说明它是在协议基础上加入SSL/TLS加密层，实现安全通信。以用户在浏览器中访问S网页为例，介绍其工作流程：浏览器向服务器发送S请求，服务器返回数字证书，证书包含服务器的公钥等信息；浏览器验证数字证书的合法性，若合法，则生成一个随机对称密钥，用服务器公钥加密该密钥后发送给服务器；服务器用私钥解密得到对称密钥，之后双方使用对称密钥进行数据加密传输。讲解SSL/TLS协议中的加密算法应用，如AES算法用于数据加密，保障数据传输过程中的保密性；RSA算法用于密钥交换和数字证书签名，确保通信双方身份真实性和数据完整性。通过动画演示、示意图等方式，让学生清晰理解S、SSL/TLS协议的工作原理。安全协议检测与应用实践：在浏览器中打开不同类型的网页，如淘宝（S）、部分小型论坛（），演示如何通过浏览器地址栏的锁形图标、证书查看功能，判断网页是否采用S协议，查看数字证书的颁发机构、有效期、公钥等信息。介绍一些网络安全检测软件（如Wireshark），在电脑上安装并打开该软件，设置捕获过滤器为“s”，让学生在浏览器中访问S网页，捕获网络请求与响应数据包。分析捕获的数据包，讲解S请求和响应的格式，如请求头中的“CONNECT”方法用于建立SSL/TLS连接，响应头中的“ContentType”指定响应内容类型。组织学生在课堂上进行实践操作，使用浏览器和网络安全检测软件，检测不同网页的安全性，分析检测结果，提升学生对万维网安全协议的实际应用能力。（二）教学难点理解加密算法在安全协议中的复杂应用：加密算法是保障万维网安全协议的核心技术，但加密算法原理复杂，学生理解存在困难。以AES算法为例，其涉及复杂的数学运算和加密模式（如CBC、ECB、CTR），在数据加密过程中，如何对数据进行分组、加密、填充等操作较为抽象。对于RSA算法，其基于数论中的大整数分解难题，密钥生成、加密和解密过程涉及模运算等复杂数学知识。通过简化的示例和比喻，如将AES加密比作给文件加上一把复杂的密码锁，不同加密模式是不同的锁具结构；将RSA算法比作两个大数字“钥匙”的配对过程，帮助学生理解加密算法的基本原理。同时，通过实际案例分析，如在S通信中，AES算法如何快速加密大量数据，RSA算法如何在密钥交换中确保安全，让学生在应用场景中体会加密算法的作用，降低理解难度。应对不断演变的网络安全威胁与协议发展：网络安全威胁不断演变，新的攻击手段层出不穷，安全协议也需要持续发展和完善，引导学生理解这一动态过程并思考应对策略是难点。例如，随着量子计算技术的发展，传统基于数学难题的加密算法可能面临被破解的风险，安全协议需要探索新的加密技术（如量子加密）来应对。同时，新型网络攻击手段如DDoSS攻击，利用S协议的特性进行大规模分布式拒绝服务攻击。通过介绍网络安全领域的最新研究成果和实际攻击案例，组织学生分组讨论面对不断演变的威胁，安全协议应如何发展，如从加密算法创新、协议架构优化、安全策略调整等方面思考。各小组讨论后，选派代表发言，分享小组观点，教师总结归纳，培养学生对网络安全发展趋势的前瞻性认识和应对复杂安全问题的能力。三、教学方法情境教学法：运用图片、视频、模拟网络攻击场景等创设多样化教学情境。如播放网络安全事件新闻报道视频，展示黑客攻击网站的模拟画面，创设用户在不安全网页输入敏感信息的情境，让学生在情境中感受万维网安全的重要性和紧迫性，激发学生学习兴趣和探究欲望。小组合作法：组织学生分组讨论安全协议在不同行业（如金融、医疗、教育）的应用及面临挑战。小组成员分工协作，收集资料、分析问题、提出解决方案，共同完成讨论报告，培养团队协作和沟通能力。实践操作法：安排实践操作任务，让学生使用浏览器工具和网络安全检测软件，检测网页安全性，分析网络请求与响应数据包，模拟网络安全防护操作（如设置浏览器安全选项）。通过实践操作，加深学生对万维网安全协议知识的理解和掌握，提升学生实践操作和问题解决能力。案例分析法：选取大量典型的网络安全事件和安全协议应用案例，从成功案例展示安全协议如何有效防护网络攻击，保障信息安全，如某银行采用严格的S协议和数字证书体系，成功抵御多次网络攻击；到问题案例揭示安全协议存在的漏洞和被攻击的风险，如某网站因数字证书配置不当，导致用户信息泄露。引导学生从案例中总结经验教训，加深对万维网安全协议的理解，提高学生运用知识解决实际问题的能力。四、教学过程（一）课程导入情境创设：播放一段关于某知名社交平台数据泄露事件的新闻报道视频，视频中展示用户信息被非法获取后，大量用户收到诈骗、垃圾邮件，个人隐私和财产安全受到严重威胁。视频结束后，展示一些网络钓鱼页面截图，页面仿冒知名电商网站，诱导用户输入账号密码。提问引导：“同学们，在刚刚的视频和图片中，我们看到万维网安全问题给我们的生活带来了诸多困扰。从个人信息泄露到财产损失，这些问题严重影响了我们在网络世界的正常活动。那万维网安全究竟面临哪些威胁？又有哪些技术手段来保障其安全呢？今天，就让我们一起走进万维网安全新协议的世界。”（二）万维网安全威胁剖析数据泄露讲解：通过PPT展示数据泄露的常见途径，如黑客通过SQL注入攻击，利用网站数据库漏洞获取用户数据；恶意软件感染用户设备，窃取设备中的敏感信息。以某知名电商平台数据泄露事件为例，详细讲解黑客攻击过程，黑客发现平台数据库存在未修复的SQL注入漏洞，通过构造恶意SQL语句，获取了数百万用户的姓名、地址、联系方式、信用卡信息等。展示数据泄露对用户造成的危害数据，如部分用户信用卡被盗刷金额高达数万元，大量用户因个人信息泄露频繁收到骚扰和垃圾邮件。组织学生讨论在日常生活中，如何避免个人信息因数据泄露而遭受损失，如不随意在不可信网站输入敏感信息、定期修改重要账号密码等。网络钓鱼讲解：打开一些网络钓鱼页面示例，讲解网络钓鱼的常见手段，如攻击者通过发送伪装成银行、电商平台等机构的电子邮件，邮件中包含虚假链接，用户点击链接后进入仿冒的网站，输入账号密码等信息后被攻击者获取。以某银行用户遭遇网络钓鱼为例，展示攻击者发送的钓鱼邮件截图，邮件内容声称银行系统升级，要求用户点击链接更新信息，用户点击链接进入仿冒银行网站，输入账号密码后，账户资金被迅速转移。分析网络钓鱼对企业的危害，如企业因员工误操作，导致商业机密泄露，可能影响企业声誉和市场竞争力。组织学生分享自己或身边人收到钓鱼邮件或信息的经历，讨论如何识别和防范网络钓鱼，如查看邮件发件人地址、链接是否与官方网站一致等。恶意软件传播讲解：展示一些恶意软件感染用户设备的案例图片，如用户电脑被勒索病毒感染，文件被加密，提示用户支付赎金才能解密。讲解恶意软件传播的常见方式，如通过网页挂马，当用户访问被植入恶意代码的网页时，恶意软件自动并安装到用户设备；通过移动应用市场中的恶意APP，用户安装APP后，APP在后台窃取用户信息、控制设备。以某移动应用市场中一款热门游戏APP被植入恶意代码为例，介绍该APP在用户不知情的情况下，收集用户通讯录、位置信息等敏感数据，并上传至攻击者服务器。组织学生讨论如何防范恶意软件传播，如安装正规杀毒软件、谨慎应用程序、不随意访问不明来源网页等。（三）S、SSL/TLS协议原理讲解S协议基础讲解：通过PPT展示S协议的架构图，讲解S是overSSL/TLS，即在协议基础上增加SSL/TLS加密层，实现数据加密传输、身份认证和数据完整性保护。以用户在浏览器中访问S网页为例，详细介绍通信过程：用户在浏览器地址栏输入S网址，浏览器向服务器发送S请求，请求中包含客户端支持的SSL/TLS版本、加密算法列表等信息。服务器收到请求后，选择双方都支持的SSL/TLS版本和加密算法，将数字证书发送给浏览器。组织学生讨论S协议与协议的区别，如S协议使用加密传输，地址栏显示锁形图标，安全性更高。数字证书与验证讲解：展示数字证书的详细信息页面，讲解数字证书的作用，它用于证明服务器身份的真实性，包含服务器的公钥、证书颁发机构（CA）的签名、有效期等信息。以某知名网站的数字证书为例，介绍证书颁发过程：网站所有者向CA机构申请数字证书，CA机构对网站进行身份验证，确认无误后，使用自己的私钥对网站的公钥等信息进行签名，生成数字证书。当浏览器收到服务器发送的数字证书后，使用CA机构的公钥验证证书签名的合法性，若验证通过，则确认服务器身份真实可信。组织学生在浏览器中查看不同网站的数字证书信息，分析证书的颁发机构、有效期等，加深对数字证书的理解。加密算法应用讲解：讲解SSL/TLS协议中常用的加密算法，以AES算法为例，通过简单示意图展示AES加密过程，将数据分成固定长度的块，使用对称密钥对每个数据块进行加密。介绍AES算法的优势，如加密速度快、安全性高，适用于大量数据的加密传输。对于RSA算法，通过比喻的方式讲解其原理，将公钥和私钥比作两把钥匙，公钥可以公开，用于加密数据，私钥由所有者妥善保管，用于解密数据。在S通信中，RSA算法用于密钥交换和数字证书签名，保障通信双方身份真实性和数据完整性。通过实际案例分析，如在一次S数据传输中，AES算法如何加密网页内容，RSA算法如何在密钥交换过程中确保安全，让学生理解加密算法在安全协议中的应用。（四）安全协议检测与应用实践操作浏览器检测实践：在计算机教室，让学生打开浏览器，访问不同类型的网页，如淘宝（S）、部分小型论坛（）。教师演示如何通过浏览器地址栏的锁形图标判断网页是否采用S协议，若显示锁形图标，则表示该网页使用S协议，数据传输相对安全；若没有锁形图标，则可能是协议，存在安全风险。点击锁形图标，展示数字证书详细信息，讲解如何查看证书颁发机构、有效期、公钥等信息，判断证书是否可信。组织学生在自己的浏览器中查看多个网页的安全信息，记录采用S协议和协议的网页数量，分析不同类型网站（电商、社交、资讯）对安全协议的使用情况。网络安全检测软件实践：在学生电脑上安装网络安全检测软件Wireshark，打开软件后，设置捕获过滤器为“s”，只捕获S相关数据包。让学生在浏览器中访问S网页，Wireshark开始捕获数据包。捕获完成后，教师讲解如何在Wireshark界面中分析数据包，如查看S请求包中的请求方法、请求头信息，响应包中的状态码、响应头和响应体内容。以一个S请求和响应数据包为例，详细解读每个字段含义，如“GET”请求方法表示获取资源，“ContentType:application/json”表示响应内容为JSON格式数据。组织学生自己分析捕获的数据包，尝试理解浏览器与服务器之间基于S协议的安全通信过程，提升学生对万维网安全协议的实践认知。（五）加密算法理解与协议发展讨论加密算法理解讨论：提出问题：“AES和RSA算法在S协议中是如何协同工作的？它们的原理和应用有哪些难点？”组织学生分组讨论，每个小组选择一个加密算法进行深入分析。AES算法组分析AES算法在数据加密过程中的具体操作，如分组、加密模式选择对安全性和效率的影响；RSA算法组探讨RSA算法在密钥交换和数字证书签名中的作用，以及其基于的数学原理（大整数分解难题）带来的安全性保障和计算复杂度问题。各小组讨论后，选派代表发言，分享小组观点，教师总结归纳，帮助学生深入理解加密算法在安全协议中的复杂应用。协议发展讨论：展示一些网络安全领域的最新研究成果和新型网络攻击案例，如量子计算对传统加密算法的威胁、DDoSS攻击的原理和危害。组织学生讨论面对不断演变的网络安全威胁，S、SSL/TLS等安全协议应如何发展。各小组讨论后，提出应对建议，如研发抗量子计算攻击的新型加密算法、优化SSL/TLS协议架构以抵御DDoSS攻击、加强安全协议的自动化检测和漏洞修复机制等。教师对各小组建议进行点评总结，强调网络安全协议发展的重要性和紧迫性，培养学生对网络安全发展趋势的前瞻性认识。（六）课堂总结与拓展知识回顾：与学生一起回顾本节课所学的万维网安全威胁（数据泄露、网络钓鱼、恶意软件传播）、S和