Python數據安全實踐教程

第 1 章 Pyhton 數據處理與數據安全概述 1
本章簡介 1
學習目標 1
素養目標 1
1.1 數據的概念 2
1.1.1 數據的定義及特性 2
1.1.2 數據的類別 2
1.1.3 數據的生命周期 2
1.1.4 數據的價值與風險 3
1.2 數據處理 3
1.2.1 數據採集 3
1.2.2 數據預處理 4
1.2.3 數據分析 5
1.2.4 數據關聯 6
1.2.5 數據質量 6
1.2.6 數據反壟斷 7
1.3 數據安全基礎 8
1.3.1 數據安全 8
1.3.2 常見的數據安全威脅和風險 9
1.3.3 數據安全的基本原則 10
1.4 Python 在數據安全中的應用 11
1.4.1 數據加密 11
1.4.2 數據匿名化和去標識化 12
1.4.3 安全數據傳輸 13
1.4.4 數據備份和恢復 14
1.4.5 數據訪問控制 15
1.5 Python 編程語言 16
1.6 Python 環境的安裝和配置 16
1.6.1 Python 開發環境 16
1.6.2 Python 程序開發 20
1.7 Python 的基礎知識 27
1.7.1 變量和數據類型 27
1.7.2 流程控制 28
1.7.3 函數 29
1.7.4 類與對象 29
實踐任務：Python 基礎語法應用實踐 30
任務 1 判斷奇偶數 30
任務 2 判斷密碼強度 30
實踐評價 32
本章總結 32
本章練習 32
第 2 章 數據的爬取與保護 33
本章簡介 33
學習目標 33
素養目標 33
2.1 數據採集概述 34
2.1.1 數據採集的定義和意義 34
2.1.2 數據採集的應用領域和挑戰 35
2.1.3 數據採集的工具和技術 36
2.2 數據爬蟲技術 36
2.2.1 網絡爬蟲概述 36
2.2.2 聚焦爬蟲的工作原理 37
2.2.3 爬取網頁的框架流程與技術 37
2.2.4 抓取網頁數據 38
2.2.5 解析網頁數據 44
2.3 數據採集的安全問題 54
2.3.1 數據的隱私保護 54
2.3.2 數據的合法性和道德問題 54
2.3.3 數據採集過程中的技術風險 54
2.4 反爬蟲技術與應對策略 55
2.4.1 常見的反爬蟲技術 55
2.4.2 應對策略與實現 56
2.4.3 Python 實踐：應對反爬蟲技術 59
實踐任務：設計並實現一個智能新聞爬蟲 60
實踐評價 61
本章總結 62
本章練習 62
第 3 章 Python 的數據操作與安全 63
本章簡介 63
學習目標 63
素養目標 63
3.1 Python 的數據操作與安全概述 64
3.1.1 數據操作的重要性和意義 64
3.1.2 數據安全在數據操作中的重要性 65
3.1.3 數據質量的考量 65
3.2 數據清洗 66
3.2.1 數據質量評估 66
3.2.2 數據清洗的工具和技術 71
3.3 數據分析 73
3.3.1 數據分析的基礎知識 73
3.3.2 常用的數據分析技術和方法 74
3.4 數據安全與數據質量 79
3.4.1 數據安全問題 79
3.4.2 數據質量 82
實踐任務：數據清洗與數據處理實踐 84
任務 1：學生考試成績數據清洗 84
任務 2：銷售數據分析與安全處理 85
實踐評價 88
本章總結 88
本章練習 89
第 4 章 數據加密與 Python 應用 90
本章簡介 90
學習目標 90
素養目標 90
4.1 密碼學基礎 91
4.1.1 密碼學概述 91
4.1.2 密碼學算法分類 92
4.2 Python 中的密碼學庫的使用 93
4.2.1 常用密碼學庫介紹 93
4.2.2 對稱加密算法的 Python 實現 94
4.2.3 非對稱加密算法的 Python 實現 97
4.3 數據加密的應用 101
4.3.1 數據加密技術概述 101
4.3.2 數據傳輸的加密與解密 102
4.3.3 數據存儲的加密與解密 103
4.3.4 密碼學在身份認證中的應用 104
實踐任務：文件加密與解密 105
實踐評價 108
本章總結 108
本章練習 108
第 5 章 網絡與數據傳輸安全（網絡數據安全 Python 實踐） 110
本章簡介 110
學習目標 110
素養目標 111
5.1 網絡與數據傳輸安全概述 111
5.1.1 網絡安全的基本概念和原則 111
5.1.2 數據傳輸安全 112
5.2 Python 中的網絡編程基礎 113
5.2.1 電腦網絡基礎知識 113
5.2.2 網絡協議 114
5.2.3 IP 地址和域名 115
5.2.4 Socket 的網絡編程 117
5.2.5 網絡協議和數據包解析 121
5.3 網絡防禦與攻擊防範 123
5.3.1 防火牆與網絡安全策略 123
5.3.2 入侵檢測與入侵防禦系統 124
5.3.3 安全認證與訪問控制 125
5.4 網絡流量分析與漏洞掃描 126
5.4.1 網絡流量分析工具與技術 126
5.4.2 使用 Python 進行網絡流量分析 127
5.4.3 漏洞掃描工具與實踐 129
實踐任務：構建安全的聊天室應用程序 130
實踐評價 134
本章總結 134
本章練習 134
第 6 章 數據存儲與安全 136
本章簡介 136
學習目標 136
素養目標 136
6.1 文件存儲與 Python 操作 137
6.1.1 文件存儲基礎 137
6.1.2 Python 中的文件操作 138
6.1.3 安全地讀寫文件 139
6.2 數據庫存儲與 Python 操作數據庫 140
6.2.1 數據庫基礎知識 140
6.2.2 Python 中的數據庫操作 141
6.2.3 數據庫連接與查詢 143
6.3 數據庫安全與相關操作 144
6.3.1 數據庫安全性概述 144
6.3.2 數據庫加密與解密 145
6.3.3 數據庫訪問控制與權限管理 147
6.4 安全地使用數據庫 148
6.4.1 數據庫註入攻擊概述 148
6.4.2 預防數據庫註入攻擊 149
6.5 數據庫的安全管理 150
6.5.1 數據庫權限管理 150
6.5.2 數據庫備份與恢復 151
實踐任務：簡易的學生信息管理系統數據庫設計與操作 154
實踐評價 157
本章總結 157
本章練習 157
第 7 章 Web 服務器與應用系統安全的 Python 實踐 159
本章簡介 159
學習目標 159
素養目標 160
7.1 Web 服務器安全 160
7.1.1 Web 服務器安全概述 160
7.1.2 Web 應用安全測試 161
7.2 使用 Python 框架構建安全的 Web 應用 162
7.2.1 Python 開發 Web 應用 162
7.2.2 Python 構建安全的 Web 應用 164
7.3 使用 Python 進行安全日誌和監控 165
7.3.1 安全日誌記錄的重要性 165
7.3.2 用於安全日誌記錄的 Python 庫和工具 166
7.3.3 實時監控和警報系統 168
7.3.4 實時日誌分析和可視化 169
7.3.5 安全日誌的保護和存儲 170
7.4 使用 Python 進行 Web 應用安全測試 172
7.4.1 Web 應用安全測試概述 172
7.4.2 常用的 Web 應用安全測試工具和庫 172
7.4.3 使用 Python 進行安全掃描和漏洞檢測 173
7.4.4 使用 Python 進行滲透測試 174
7.4.5 自動化安全測試工具和框架 175
7.5 使用 Python 構建安全的 API 和微服務 178
實踐任務：構建安全的 Web 應用 181
實踐評價 183
本章總結 184
本章練習 184