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Cryptographie

Introduction
Si vous devez envoyer un message secret à un ami, comment pourriez-vous empêcher d’autres personnes de le lire? Une façon est de crypter le message, c’est—à-dire d’utiliser un code secret que seuls vous et votre ami connaissez. Essayez cette activité pour apprendre à créer votre propre « chiffrement César”, un type de code populaire facile à apprendre.

Contexte
La cryptographie est l’étude de l’écriture ou de la résolution de codes secrets utilisés pour une communication sécurisée. Historiquement, les codes ont été utilisés par les politiciens, les espions et les pays en guerre pour empêcher leurs ennemis de savoir ce qu’ils font. La plupart des premiers codes, ou « chiffrements”, tels que celui que vous créerez dans ce projet étaient faciles à créer à la main. Maintenant, la cryptographie est essentielle en informatique pour tout sécuriser, des e-mails aux informations de compte bancaire.

Le chiffre César, du nom de l’empereur romain Jules César, est l’un des premiers et des plus connus. C’est une forme simple de « chiffrement de substitution” où vous remplacez chaque lettre de l’alphabet par une autre lettre en décalant l’alphabet entier d’un certain nombre de lettres (s’enroulant au début une fois que vous atteignez la fin). Par exemple, ce serait votre clé et votre code si vous décalez chaque lettre de trois espaces :

Plain:ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
Chiffrement: XYZABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVW

Ainsi, lorsque vous écrivez votre message, la lettre A est remplacée par X, B est remplacée par Y et ainsi de suite. Par exemple, le mot « HELLO » se lit comme suit :

Plain:HELLO
Cipher:EBIIL

Pour décoder votre message, vous devez partager la ”clé » (le chiffre 3) avec votre ami. Après cela, vous pouvez envoyer des messages écrits en chiffrement pour que les autres ne puissent pas les lire!

Matériaux

• Crayon et papier
• Au moins une autre personne

Préparation

• Expliquez le concept d’un chiffre César à un ami ou demandez-lui de lire la section de fond de cette activité.
• Notez l’alphabet de A à Z.
• Choisissez un nombre de 1 à 25. (Si vous utilisez 26, vous vous retrouverez simplement avec l’alphabet d’origine.) Ce numéro est votre clé.

Procédure

• Décalez l’alphabet entier par le numéro que vous avez choisi et écrivez-le sous votre alphabet d’origine (comme indiqué ci-dessus).
• Choisissez un message à écrire à votre ami. Il peut être plus facile de commencer par un message simple (comme un seul mot ou une seule phrase) avant d’essayer des phrases ou des paragraphes plus longs.
• Notez votre message codé en utilisant votre alphabet décalé. Si cela vous aide, écrivez d’abord votre message en texte brut, puis encodez-le une lettre à la fois (comme l’exemple « bonjour” ci-dessus). Assurez-vous simplement que le morceau de papier que vous donnez à votre ami n’a que le message codé!
• Donnez à votre ami le message codé et dites-lui la clé. Pourquoi pensez-vous que vous ne voudriez pas écrire la clé?
• Voyez si votre ami peut déchiffrer votre message. Si cela vous aide pour le premier essai, laissez-les travailler en arrière en utilisant les alphabets originaux et décalés que vous avez écrits. En utilisant l’exemple de l’arrière-plan, la lettre x devient a; y devient b; et ainsi de suite.
• Essayez de changer et d’utiliser une touche différente pour les mêmes messages. Est-ce que l’un ou l’autre semble plus facile à craquer?
• Extra: Essayez de trouver une troisième personne qui ne sait pas ce qu’est un chiffre César. Peuvent-ils déchiffrer votre code s’ils « interceptent” votre message?
• Extra : Que se passe-t-il si la personne qui intercepte votre message est au courant des chiffrements de César ? Cela facilite-t-il le déchiffrement du code? Comme il n’y a que 25 clés possibles, les chiffrements César sont très vulnérables à une attaque par « force brute”, où le décodeur essaie simplement chaque combinaison possible de lettres. Cela peut prendre un peu de patience si un humain le fait, mais de nos jours, les ordinateurs peuvent démêler le code en une fraction de seconde, de sorte que les chiffrements César ne sont pas considérés comme une méthode sécurisée pour chiffrer les communications électroniques.
• Extra: Une autre façon de déchiffrer le chiffre de César est « l’analyse de fréquence”, qui est basée sur le fait que dans le discours et l’écriture en anglais naturel, certaines lettres apparaissent beaucoup plus fréquemment que d’autres. Par exemple, la lettre E apparaît plus souvent que n’importe quelle autre lettre alors que Z apparaît le moins souvent. (Si vous avez déjà joué au Scrabble, vous remarquerez peut-être que cela détermine combien de lettres de points valent! Ainsi, par exemple, si vous lisez un paragraphe entier et remarquez que la lettre D apparaît plus souvent que toute autre, il y a de fortes chances qu’elle utilise un chiffre César avec un décalage de 1 (faisant de E un D dans le code). Cette technique sera plus précise pour les blocs de texte plus longs et très inexacte pour les mots courts ou les phrases car il y a beaucoup de mots qui ne contiennent pas du tout E. Pouvez-vous demander à un ami d’écrire un paragraphe entier avec un chiffre César, puis d’essayer de le déchiffrer à l’aide d’une analyse de fréquence?
• Extra: Si vous envisagez d’utiliser le chiffrement Caesar pour une communication régulière, un risque est que quelqu’un finisse par découvrir votre clé. Vous pouvez aider à éviter cela en changeant la clé, par exemple en utilisant une nouvelle chaque semaine. Il s’agit d’un concept similaire à la modification périodique des mots de passe de votre ordinateur.
• Extra : Le chiffrement César n’est qu’un type de chiffrement de substitution. Recherchez d’autres types de chiffrements de substitution et essayez-les. Sont-ils plus difficiles ou plus faciles à utiliser et à craquer?

Observations et résultats
Une fois que vous et votre ami comprenez tous les deux comment utiliser un chiffrement Caesar, il devrait être relativement facile de s’envoyer des communications cryptées. Cela peut être un moyen amusant de transmettre des messages secrets entre amis. Comme indiqué ci-dessus, cependant, bien que le chiffrement Caesar constitue une excellente introduction à la cryptographie, à l’ère informatique, ce n’est plus un moyen sécurisé d’envoyer des communications cryptées par voie électronique.

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