kulcsfogalmak
minták
Kód
rejtvények
kriptográfia

Bevezetés
Ha titkos üzenetet kell küldenie egy barátjának, hogyan akadályozhatja meg más emberek olvasását? Az egyik módja az üzenet titkosítása—Vagyis használjon egy titkos kódot, amelyet csak te vagy a barátod tud. Próbáld ki ezt a tevékenységet, hogy megtanulják, hogyan kell létrehozni a saját “Caesar cipher”, egy népszerű típusú kód, amely könnyen megtanulható.

háttér
a kriptográfia a biztonságos kommunikációhoz használt titkos kódok írásának vagy megoldásának tanulmányozása. Történelmileg a kódokat a háborúban álló politikusok, kémek és országok arra használták, hogy megakadályozzák ellenségeiket abban, hogy megtudják, mire készülnek. Sok a legkorábbi kódok, vagy “Rejtjelek,”, mint például az, amit létre fog hozni ebben a projektben volt könnyű létrehozni kézzel. Most kriptográfia elengedhetetlen a számítástechnika tartani mindent e-mailek bankszámlaadatok biztonságos.

a Julius Caesar római császárról elnevezett Caesar rejtjel az egyik legkorábbi és legelterjedtebb rejtjel. Ez egy egyszerű formája a “helyettesítő rejtjel”, ahol cserélje ki minden betű az ábécé egy másik betű eltolásával az egész ábécé egy bizonyos számú betű (köré az elején, ha eléri a végét). Például ez lenne a kulcsod és a kódod, ha minden betűt három szóközre váltasz:

Plain: ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
Cipher: XYZABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVW

tehát az üzenet írásakor az A betű helyébe x, B helyébe Y stb. Például a” HELLO “szó így szól:

Plain: HELLO
Cipher: EBIIL

Az üzenet dekódolásához meg kell osztania a” kulcsot ” (a 3.számot) a barátjával. Ezt követően üzeneteket küldhet, amelyek titkosítva vannak írva, így más emberek nem tudják elolvasni őket!

anyagok

• ceruza és papír
• legalább egy másik személy

előkészítés

• magyarázza el a Caesar rejtjel fogalmát egy barátjának,vagy olvassa el a tevékenység háttérrészét.
• írja le az ábécét A-tól Z-ig.
• válasszon egy számot 1-től 25-ig. (Ha használja 26, akkor csak a szél fel az eredeti ábécé.) Ez a szám a kulcsod.

Procedure

• tolja el a teljes ábécét a kiválasztott számmal, majd írja le az eredeti ábécé alá (a fentiek szerint).
• válasszon egy üzenetet, hogy írjon a barátjának. Lehet, hogy a legegyszerűbb egy egyszerű üzenettel (például egyetlen szóval vagy kifejezéssel) kezdeni, mielőtt hosszabb mondatokat vagy bekezdéseket próbálna ki.
• írja le a kódolt üzenetet az eltolt ábécé segítségével. Ha segít, először írja le a sima szöveges üzenetet, majd kódolja egyszerre egy betűt (például a fenti” hello ” példát). Csak győződjön meg róla, hogy a barátjának adott papírlapnak csak a kódolt üzenete van!
• adja meg barátjának a kódolt üzenetet, majd mondja el nekik a kulcsot. Miért gondolod, hogy nem akarod leírni a kulcsot?
• nézze meg, hogy a barátja visszafejtheti-e az üzenetet. Ha ez segít az első próbálkozásnál, hagyja, hogy visszafelé működjenek az eredeti, eltolódott ábécé segítségével. A háttérből származó példa segítségével az x betű a lesz; y b lesz; stb.
• próbáljon meg egy másik billentyűt használni ugyanazon üzenetekhez. Vagy könnyebb feltörni?
• Extra: próbáljon meg találni egy harmadik személyt, aki nem tudja, mi a Caesar rejtjel. Meg tudják törni a kódot, ha “elfogják” az üzenetet?
• Extra: mi van, ha az a személy, aki elfogja az üzenetet tudja Caesar rejtjeleket? Ez megkönnyíti a kód feltörését? Mivel csak 25 lehetséges kulcs van, a Caesar rejtjelei nagyon érzékenyek a “brute force” támadásra, ahol a dekóder egyszerűen megpróbálja a betűk minden lehetséges kombinációját. Ez némi türelmet igényelhet, ha egy ember megteszi, de manapság a számítógépek másodperc töredéke alatt feloldhatják a kódot, így a Caesar-kódokat nem tekintik biztonságos módszernek az elektronikus kommunikáció titkosítására.
• Extra: A Caesar-kód feltörésének másik módja a “frekvencia-elemzés”, amely azon a tényen alapul, hogy a természetes angol beszédben és írásban bizonyos betűk sokkal gyakrabban jelennek meg, mint mások. Például az E betű gyakrabban jelenik meg, mint bármely más, míg a Z a legkevésbé jelenik meg. (Ha valaha is játszott a társasjáték Scrabble, lehet, hogy észre, hogy ez határozza meg, hogy hány pontot betűk érdemes!) Tehát például, ha egy egész bekezdést olvas, és észreveszi, hogy a D betű gyakrabban jelenik meg, mint bármely más, akkor valószínű, hogy egy Caesar rejtjelet használt 1-es eltolódással (E a D a kódban). Ez a technika pontosabb lesz a hosszabb szövegblokkokra, és nagyon pontatlan a rövid szavakra vagy kifejezésekre, mert rengeteg olyan szó van, amelyek egyáltalán nem tartalmaznak E-t. Lehet, hogy egy barátja egy egész bekezdést ír egy Caesar rejtjelével, majd megpróbálja feltörni a frekvenciaelemzés segítségével?
• Extra: Ha azt tervezi, hogy a Caesar rejtjelet használja a rendszeres kommunikációhoz, az egyik kockázat az, hogy végül valaki felfedezi a kulcsot. Ezt megakadályozhatja a kulcs megváltoztatásával, például hetente egy újat használva. Ez egy hasonló koncepció a számítógép jelszavainak rendszeres megváltoztatásához.
• Extra: A Caesar rejtjel csak egy típusú helyettesítési rejtjel. Keress más típusú helyettesítő rejtjeleket, és próbáld ki őket. Nehezebb vagy könnyebb használni és feltörni?

megfigyelések és eredmények
Ha Ön és barátja mindketten megértik, hogyan kell használni a Caesar titkosítást viszonylag könnyű titkosított kommunikációt küldeni egymásnak. Ez lehet egy szórakoztató módja annak, hogy titkos üzeneteket oda-vissza barátok között. Mint fentebb említettük, bár a Caesar titkosítás nagyszerű bevezetést nyújt a kriptográfiához, a számítógépes korban már nem biztonságos módja a titkosított kommunikáció elektronikus küldésének.

Több felfedezni
a kriptográfia alapjai: Caesar Cipher, from Instructables
Cryptography, from Learn Cryptography
Password Hacker, from Scientific American
Science Activities for All Ages!, a Science Buddies

Ez a tevékenység hozta neked együttműködve tudomány haverok