DSE ICT｜网络安全与加密基础备课指引（导师用）｜对称与非对称、杂凑、钓鱼与防火墙

2026-11-02

学生背得出“HTTPS 好安全”，但讲不出对称与非对称各自解决什么问题。这一堂用一把锁两条钥匙的比喻，把加密、杂凑、签署三件事切开，再用位元数算给他们看。

本堂目标　学生能够：① 分清机密性、完整性、可用性三个目标，并指出每个目标对应哪一种技术；② 解释对称加密（同一条钥匙）与非对称加密（公钥加密、私钥解密）的分工，讲出为何 HTTPS 要两者混合使用；③ 用位元数说明 256 位元密钥的搜寻空间，并指出杂凑 64 个十六进制字元是怎么来的。

01　先备知识（开课前 3 分钟快检）

以下任何一项未过关，本堂就会卡住，先补该项：

技能	快检题	过关标准
数据表示	一个字节有几多位元	8 位元
指数与对数	2 的 10 次方大约等于几多	1024，即约 1000
互联网基本	网址与 IP 位址分别用来做什么	网址给人看并经 DNS 转成 IP，IP 用来定位主机

02　课堂流程（60 分钟）

时间	环节	导师做什么	学生做什么
0–5 分钟	开场快问	黑板写“64”，问学生这个数字在网络安全可能代表什么	举手答，讲出自己记得的部分
5–15 分钟	先备快检	派三条快检题（位元、2 的次方、IP 与 DNS）	书面作答，即场对答案
15–37 分钟	三幕讲解	照脚本讲威胁与防线、对称与非对称加密、杂凑与凭证	每幕后用一句话讲出“这种技术解决哪个目标”
37–49 分钟	题型示范	示范四条题，每条先写“目标→技术→限制”三段	跟抄并自行重写一次
49–55 分钟	独立练习	巡行，只问“这题问机密性定完整性”	做三题并自行对答案
55–60 分钟	离场检查	收回答案，即场数错几题	书面作答，不准问同学

03　讲解脚本（照着说就可以）

第一幕：第一幕：威胁与三条防线

“先分目标再讲技术，否则学生只会背名词。机密性＝别人看不到内容；完整性＝内容没有被改；可用性＝服务不被打断。对应三组技术：加密保机密性，杂凑与数码签署保完整性，备份、防火墙与限流保可用性。攻击面要具体：网络钓鱼（假冒电邮骗密码）、中间人（在公共 Wi-Fi 拦截）、恶意软件（勒索软件加密你的档案）、阻断服务（大量请求塞爆服务器）、弱密码撞库。用一条算式讲钓鱼的规模：1000 封钓鱼信、点击率 5%，就有 50 个人中招；若只有 20% 的人通报，实际收到警告的只得 10 人。这条数让学生明白为何“通报”同“技术”一样重要。”

“防火墙挡得住钓鱼电邮吗？要讲清楚它挡的是什么。”

第二幕：第二幕：对称与非对称

“对称加密：加密与解密用同一条钥匙，例如 AES。256 位元密钥有 2 的 256 次方字节合；假设攻击者每秒试 10 的 12 次方条，一年大约 3.15 乘 10 的 7 次方秒，要试 3.7e+57 年。这个数字不必背，但学生要讲得出“位元每加 1，工作量加倍”。非对称加密：一对钥匙，公钥公开用来加密，私钥自己保管用来解密，例如 RSA。它解决了对称加密最难的问题：如何把钥匙安全交给对方。但非对称运算慢，所以 HTTPS 用混合模式：握手时用非对称交换一条短暂的对称会话钥匙，之后整段通讯用对称加密。答题时一定要写出“为何要混合”，不系只写“两样都用”。

“如果只用非对称加密，会有什么问题？”

第三幕：第三幕：杂凑、签署与凭证

“杂凑不是加密：它单向、固定长度、同一输入必得同一输出。SHA-256 输出 256 位元，即 64 个十六进制字元（每 4 位元一个字元，256 除 4）。用途有三个：储存密码时存杂凑值而不存明文、下载档案后比对杂凑值验完整性、配合私钥做数码签署。数码签署的次序要讲清楚：发送方用私钥签，接收方用公钥验，所以证明的是“是谁发”加“有无被改”，不是“内容保密”。凭证就是由受信任的凭证颁发机构用私钥签署的一张声明：这条公钥真的属于这个网域。密码强度用熵讲：字符集 94 个，8 个字元约 52.4 位元，12 个字元约 78.7 位元，16 个字元约 104.9 位元。长度带来的增益远大于加一个符号。”

“为什么网站不应该直接储存用户的密码？”

04　必教题型与步骤

题型	例子	步骤	答案
概念分辨题	分辨加密与杂凑。	① 加密可逆、需要钥匙；② 杂凑单向、固定长度；③ 用途各一；④ 一句总结。	例：加密保机密，杂凑验完整。
计算题（密钥空间）	256 位元密钥比 128 位元难几倍？	① 位元每加 1 工作量加倍；② 差 128 位元；③ 即 2 的 128 次方倍；④ 用“天文数字”描述量级。	例：2 的 128 次方倍。
流程题（HTTPS）	描述 HTTPS 连线建立过程。	① 客户端要求凭证；② 验证凭证链；③ 用公钥交换会话钥匙；④ 之后用对称加密传资料。	例：非对称开场，对称收尾。
情境题（钓鱼与防御）	收到假冒银行电邮要求更新密码，写出三项正确做法。	① 不点击连结；② 由官方网址自行登入核实；③ 向资讯部门或银行通报；④ 附加一句为何。	例：通报让其他人也受保护。

合理性检查（一定要教）：合理性检查：SHA-256 的 256 位元除 4 得 64 个十六进制字元，学生若答“32”就是用了字节。AES 256 位元的搜寻空间是 2 的 256 次方，不可以写成 256 条钥匙。52.4 与 78.7 位元的熵要用字元数乘 log2(94)，答“12 比 8 多 4 位元”就是当线性算。钓鱼 1000 封乘 0.05 得 50，再乘通报率得 10，三步都要写。数码签署证明来源同完整性，不证明保密，这一条最常被写错。

05　独立练习三题

题目	答案	想观察什么
写出对称与非对称加密各一个优点与缺点。	对称快但钥匙分发难；非对称解决分发但运算慢。	看有没有把“慢”写成对称的缺点。
为何 HTTPS 要混合使用两种加密？	用非对称安全交换会话钥匙，之后用对称高速传输，兼顾安全与效能。	看有没有只写“比较安全”而无效能理由。
网站应如何储存用户密码？	储存加盐杂凑值（如 SHA-256 加随机盐），永不存明文，亦不做可逆加密。	看有没有答“加密后储存”而漏了单向性。

06　学生常见错误与纠正句

错误	学生通常这样写	导师这样说
加密杂凑混为一谈	答“用 SHA-256 加密密码，之后解密比对”。	“杂凑系单向，解不返。存杂凑值，登入时再计一次比对，不系解密。”
以为非对称一定较安全	答“RSA 比 AES 安全，所以全部用 RSA”。	“安全强度看位元数同实现，不系看种类。RSA 慢，所以只用嚟交换钥匙。”
签署当成加密	答“数码签署可以令内容无人看到”。	“签署系用私钥证明来源同完整性，内容仍然明文。要保密就要另外加密。”
位元与字节混淆	答“SHA-256 输出 32 个字元”。	“256 位元除 4 得 64 个十六进制字元；32 系字节数。单位要写明。”

07　家课建议（直接指到练习卷题号）

中学 ICT 章节索引：完成本页三题，再到“数据表示”一章对照位元与字节的换算　本页练习 1–3

08　离场检查（最后 5 分钟）

题目	答案	判定
对称加密的钥匙有几条？	一条，加解密共用	答不出＝重讲第二幕
SHA-256 输出几个十六进制字元？	64 个	答不出＝重讲第三幕
HTTPS 为何要混合两种加密？	非对称交换钥匙，对称高速传输	答不出＝重讲第二幕

09　导师常问

这一章适合哪个年级？

中四 ICT“网络与安全”单元为主；中五重温时可配合数据表示单元一起练位元换算。

要背 RSA 的数学吗？

DSE 只需要知道公钥／私钥分工与用途，质数运算细节不必背，但要知道位元数越大越难破解。

杂凑与加密会同时考吗？

常以比较题出现，准备好“可逆性、长度、用途”三栏对照表就够。

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本页为 TutorZone 导师备课指引，内容由 TutorZone 团队编写；题目与流程为原创，并非任何学校或出版社的教材。