nøkkelbegreper
Mønstre
Kode
Puslespill
Kryptografi

Innledning
hvis du trenger å sende en hemmelig melding til en venn, hvordan kan du hindre andre fra å lese det? En måte er å kryptere meldingen—det vil si, bruk en hemmelig kode som bare du og din venn vet. Prøv denne aktiviteten for å lære å lage din egen «Caesar cipher», en populær type kode som er lett å lære.Kryptografi Er studiet av å skrive eller løse hemmelige koder som brukes til sikker kommunikasjon. Historisk sett har koder blitt brukt av politikere, spioner og land i krig for å hindre at deres fiender vet hva de driver med. Mange av de tidligste kodene, eller «ciphers», som den du vil lage i dette prosjektet, var enkle å lage for hånd. Nå er kryptografi viktig i datavitenskap for å holde alt fra e-post til bankkontoinformasjon sikker.Cæsarchiffer, oppkalt Etter Den Romerske Keiseren Julius Cæsar, er en av de tidligste og mest kjente chiffer. Det er en enkel form for en «substitusjon chiffer» der du erstatte hver bokstav i alfabetet med en annen bokstav ved å skifte hele alfabetet et visst antall bokstaver (innpakning rundt til begynnelsen når du kommer til slutten). For eksempel vil dette være din nøkkel og kode hvis du skifter hver bokstav med tre mellomrom:

Vanlig: ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ: XYZABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVW

Så når du skriver meldingen, blir bokstaven A erstattet Med X, B blir erstattet Med Y og så videre. For eksempel leser ordet» HEI»:

Vanlig: HEI
Kryptering: EBIIL

for å dekode meldingen din må du dele «nøkkelen» (nummer 3) med vennen din. Etter det kan du sende meldinger som er skrevet i chiffer slik at andre ikke kan lese dem!

Materialer

• Blyant og papir
• minst en annen person

Forberedelse

• Forklar Konseptet Med En Cæsarchiffer til en venn eller få dem til å lese bakgrunnsdelen av denne aktiviteten.
• Skriv ned alfabetet Fra A Til Z.
• Velg et tall fra 1 til 25. (Hvis du bruker 26, vil du bare ende opp med det opprinnelige alfabetet.) Dette nummeret er nøkkelen din.

Prosedyre

• Skift hele alfabetet med nummeret du valgte og skriv det ned under det opprinnelige alfabetet (som vist ovenfor).
• Velg en melding å skrive til din venn. Det kan være enklest å starte med en enkel melding (for eksempel et enkelt ord eller en setning) før du prøver lengre setninger eller avsnitt.
• Skriv ned kodet melding ved hjelp av skiftet alfabetet. Hvis det hjelper, skrive ned ren tekstmelding først og deretter kode det en bokstav om gangen (for eksempel «hei» eksempel ovenfor). Bare sørg for at stykke papir du gir din venn bare har kodet melding!
• Gi vennen din den kodede meldingen og fortell dem nøkkelen. Hvorfor tror du at du ikke vil skrive ned nøkkelen?
• Se Om vennen din kan dekryptere meldingen din. Hvis det hjelper for første forsøk, la dem jobbe bakover ved hjelp av de originale og skiftede alfabeter du skrev ned. Ved å bruke eksemplet fra bakgrunnen blir bokstaven x a; y blir b; og så videre.
• Prøv å bytte og bruke en annen tast for de samme meldingene. Ser enten lettere å knekke?
• Ekstra: Prøv å finne en tredje person som ikke vet hva En Caesar-kryptering er. Kan de knekke koden din hvis de» avskjærer » meldingen din?Ekstra: Hva om personen som avskjærer meldingen din, vet Om Caesar ciphers? Gjør det det lettere å knekke koden? Fordi Det bare er 25 mulige nøkler, Er Caesar-koder svært sårbare for et» brute force » – angrep, hvor dekoderen bare prøver hver mulig kombinasjon av bokstaver. Dette kan ta litt tålmodighet hvis et menneske gjør det, men i dag kan datamaskiner løse koden i en brøkdel av et sekund, Så Caesar ciphers anses ikke som en sikker metode for å kryptere elektronisk kommunikasjon.
• Ekstra: En annen måte Å knekke Caesar-krypteringen på er «frekvensanalyse», som er basert på det faktum at i naturlig engelsk tale og skriving vises visse bokstaver mye oftere enn andre. For eksempel vises bokstaven E oftere enn noen annen, Mens Z vises minst ofte. (Hvis du noen gang har spilt brettspillet Scrabble, kan du merke at dette bestemmer hvor mange poeng bokstaver er verdt!) Sa hvis du for eksempel leser et helt avsnitt og legger merke Til at bokstaven D vises oftere enn noe annet, er oddsene at Den brukte En Caesar-kryptering med et skifte pa 1(gjor E a D i koden). Denne teknikken vil være mer nøyaktig for lengre tekstblokker og svært unøyaktig for korte ord eller setninger fordi det er mange ord Som ikke inneholder E i Det hele tatt. Kan du få en venn til å skrive et helt avsnitt med En Caesar-kryptering og deretter prøve å knekke den ved hjelp av frekvensanalyse?
• Ekstra: Hvis Du planlegger å bruke Caesar-krypteringen for vanlig kommunikasjon, er det en risiko at noen til slutt vil oppdage nøkkelen din. Du kan bidra til å forhindre dette ved å endre nøkkelen, for eksempel ved å bruke en ny hver uke. Dette er et lignende konsept for periodisk å endre datamaskinens passord.Ekstra: Caesar chiffer er bare en type substitusjon chiffer. Slå opp noen andre typer substitusjon ciphers og prøve dem ut. Er de vanskeligere eller enklere å bruke og knekke?

Observasjoner og resultater
Når du og din venn begge forstår hvordan du bruker En Caesar-kryptering, bør det være relativt enkelt å sende kryptert kommunikasjon til hverandre. Dette kan være en morsom måte å sende hemmelige meldinger frem og tilbake mellom venner. Som diskutert ovenfor, men Selv Om Caesar chiffer gir en flott introduksjon til kryptografi, i dataalderen er det ikke lenger en sikker måte å sende kryptert kommunikasjon elektronisk.

Mer å utforske
Grunnleggende Om Kryptografi: Caesar Cipher, Fra Instructables Kryptografi, Fra Lær Kryptografi Passord Hacker, Fra Scientific American Vitenskap Aktiviteter for Alle Aldre!, Fra Science Buddies

denne aktiviteten brakt til deg i samarbeid med Science Buddies