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Criptografía

Introducción
Si necesita enviar un mensaje secreto a un amigo, ¿cómo podría evitar que otras personas lo lean? Una forma es cifrar el mensaje, es decir, usar un código secreto que solo tú y tu amigo conozcan. Prueba esta actividad para aprender a crear tu propio «cifrado César», un tipo de código popular que es fácil de aprender.

Background
La criptografía es el estudio de escribir o resolver códigos secretos que se utilizan para una comunicación segura. Históricamente, los códigos han sido utilizados por políticos, espías y países en guerra para evitar que sus enemigos sepan lo que traman. Muchos de los primeros códigos, o» cifrados», como el que crearás en este proyecto, fueron fáciles de crear a mano. Ahora la criptografía es esencial en la informática para mantener seguro todo, desde los correos electrónicos hasta la información de la cuenta bancaria.

El cifrado César, que lleva el nombre del emperador romano Julio César, es uno de los primeros y más conocidos cifrados. Es una forma simple de» cifrado de sustitución » en la que se reemplaza cada letra del alfabeto por otra cambiando todo el alfabeto un cierto número de letras (envolviéndolas al principio una vez que se llega al final). Por ejemplo, esta sería su clave y código si cambia cada letra por tres espacios:

Simple: ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ Cifrado: XYZABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVW

Entonces, cuando escribes tu mensaje, la letra A se reemplaza por X, B se reemplaza por Y y así sucesivamente. Por ejemplo, la palabra «HOLA» dice:

Simple: HOLA
Cifrado: EBIIL

Para decodificar su mensaje, debe compartir la «clave» (el número 3) con su amigo. Después de eso, puede enviar mensajes que están escritos en cifrado para que otras personas no puedan leerlos.

Materiales

• Lápiz y papel
• A menos de otra persona

Preparación

• Explicar el concepto de un César de cifrado a un amigo o pídales que lean la sección de antecedentes de esta actividad.
• Escribe el alfabeto de la A a la Z.
• Elige un número del 1 al 25. (Si usas 26, terminarás con el alfabeto original.) Este número es su llave.

Procedimiento

• Cambio de todo el alfabeto por el número elegido y escríbelo debajo de su alfabeto original (como se muestra arriba).
• Elige un mensaje para escribirle a tu amigo. Podría ser más fácil comenzar con un mensaje simple (como una sola palabra o frase) antes de intentar oraciones o párrafos más largos.
• Escribe tu mensaje codificado usando tu alfabeto desplazado. Si ayuda, escriba primero su mensaje de texto plano y luego codifíquelo una letra a la vez (como el ejemplo de «hola» de arriba). ¡Solo asegúrate de que el pedazo de papel que le das a tu amigo solo tenga el mensaje codificado!
• Dale a tu amigo el mensaje codificado y diles la clave. ¿Por qué crees que no querrías escribir la clave?
• Vea si su amigo puede descifrar su mensaje. Si ayuda para el primer intento, deje que trabajen hacia atrás utilizando los alfabetos originales y cambiados que escribió. Usando el ejemplo del fondo, la letra x se convierte en a; y en b; y así sucesivamente.
• Intente cambiar y usar una tecla diferente para los mismos mensajes. ¿Parece más fácil de descifrar?
• Extra: Intenta encontrar a una tercera persona que no sepa lo que es un cifrado César. ¿Pueden descifrar tu código si «interceptan» tu mensaje?
• Extra: ¿Qué pasa si la persona que intercepta tu mensaje sabe acerca de los cifrados César? ¿Eso hace que sea más fácil descifrar el código? Debido a que solo hay 25 claves posibles, los cifrados César son muy vulnerables a un ataque de» fuerza bruta», donde el decodificador simplemente prueba cada combinación posible de letras. Esto puede llevar un poco de paciencia si un humano lo hace, pero hoy en día las computadoras pueden desentrañar el código en una fracción de segundo, por lo que los cifrados César no se consideran un método seguro para cifrar las comunicaciones electrónicas.
• Extra: Otra forma de descifrar el cifrado César es el «análisis de frecuencia», que se basa en el hecho de que en el habla y la escritura en inglés natural, ciertas letras aparecen con mucha más frecuencia que otras. Por ejemplo, la letra E aparece con más frecuencia que cualquier otra, mientras que la letra Z aparece con menos frecuencia. (Si alguna vez has jugado al juego de mesa Scrabble, es posible que notes que esto determina cuántos puntos valen las letras.) Así que, por ejemplo, si lees un párrafo entero y notas que la letra D aparece con más frecuencia que cualquier otra, lo más probable es que use un cifrado César con un desplazamiento de 1 (haciendo E a D en el código). Esta técnica será más precisa para bloques de texto más largos y muy inexacta para palabras o frases cortas porque hay muchas palabras que no contienen E en absoluto. ¿Puedes hacer que un amigo escriba un párrafo completo con un cifrado César y luego tratar de descifrarlo usando análisis de frecuencia?
• Extra: Si planea usar el cifrado César para una comunicación regular, un riesgo es que eventualmente alguien descubra su clave. Puede ayudar a evitar esto cambiando la clave, por ejemplo, usando una nueva cada semana. Este es un concepto similar al de cambiar periódicamente las contraseñas de su computadora.
• Extra: El cifrado César es solo un tipo de cifrado de sustitución. Busque otros tipos de cifrados de sustitución y pruébelos. Son más difíciles o más fáciles de usar y el crack?

Observaciones y resultados
Una vez que usted y su amigo entiendan cómo usar un cifrado César, debería ser relativamente fácil enviar comunicaciones cifradas entre sí. Esta puede ser una forma divertida de pasar mensajes secretos de ida y vuelta entre amigos. Sin embargo, como se discutió anteriormente, aunque el cifrado César proporciona una gran introducción a la criptografía, en la era de la computadora ya no es una forma segura de enviar comunicaciones cifradas electrónicamente.

Más para explorar
Conceptos básicos de Criptografía: Cifrado César, de Instructables
Criptografía, de Aprender Criptografía
Hacker de contraseñas, de Scientific American
Actividades Científicas para Todas las Edades!, de Science Buddies

Esta actividad se presenta en colaboración con Science Buddies