Key concepts
Patterns
Code
Puzzles
Cryptography

Introduction
If you need to send a secret message to a friend, how could you prevent other people from reading it? Uma maneira é criptografar a mensagem-isto é, usar um código secreto que só você e seu amigo sabem. Tente esta atividade para aprender a criar sua própria “cifra César”, um tipo popular de código que é fácil de aprender.

Background
criptografia é o estudo da escrita ou resolução de códigos secretos que são usados para a comunicação segura. Historicamente, os códigos têm sido usados por políticos, espiões e países em guerra para impedir que os seus inimigos saibam o que estão a tramar. Muitos dos primeiros códigos, ou” Cifras”, como o que você vai criar neste projeto foram fáceis de criar à mão. A criptografia é essencial na ciência da computação para manter tudo seguro, desde e-mails até informações bancárias.a cifra de César, nomeada em homenagem ao imperador romano Júlio César, é uma das mais antigas e mais conhecidas Cifras. É uma forma simples de uma” cifra de substituição ” onde você substitui cada letra do alfabeto por outra letra, alterando o alfabeto inteiro um certo número de letras (enrolando ao redor para o início, uma vez que você chegar ao fim). Por exemplo, esta seria a sua chave e código se você mudar cada letra por três espaços:

Plain: ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
cifra: XYZABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVW

assim, quando você escreve sua mensagem, a letra A é substituída por X, B é substituída por Y e assim por diante. Por exemplo, a palavra “HELLO” lê:

simples: HELLO
cifra: EBIL

A fim de descodificar a sua mensagem, você precisa compartilhar a “chave” (o número 3) com o seu amigo. Depois disso você pode enviar mensagens que estão escritas em cifra para que outras pessoas não possam lê-las!

Materiais

• Lápis e papel
• Pelo menos uma outra pessoa

Preparação

• Explicar o conceito de uma cifra de César para um amigo ou peça-lhes que leiam a seção plano de fundo desta atividade.
• Escreva o alfabeto de a a Z.
• Escolha um número de 1 a 25. (Se você usar 26, você vai acabar com o alfabeto original.) Este número é a sua chave.

Procedure

• muda o alfabeto inteiro pelo número escolhido e escreve-o abaixo do seu alfabeto original (como mostrado acima).Escolha uma mensagem para escrever ao seu amigo. Pode ser mais fácil começar com uma mensagem simples (como uma única palavra ou frase) antes de tentar frases mais longas ou parágrafos.
• escreva a sua mensagem codificada usando o seu alfabeto deslocado. Se isso ajudar, escreva sua mensagem de texto simples primeiro, em seguida, codificá-lo uma letra de cada vez (como o exemplo “Olá” acima). Certifica-te que o papel que dás ao teu amigo só tem a mensagem codificada!dê ao seu amigo a mensagem codificada e diga-lhes a chave. Porque achas que não queres escrever a chave?
• veja se o seu amigo consegue descodificar a sua mensagem. Se ajudar para a primeira tentativa, deixe – os trabalhar para trás usando o original e os alfabetos deslocados que você escreveu para baixo. Usando o exemplo de fundo, a letra x torna-se a; y torna-se b; e assim por diante.
• tente mudar e usar uma chave diferente para as mesmas mensagens. Algum deles parece mais fácil de quebrar?
• Extra: tente encontrar uma terceira pessoa que não saiba o que é uma cifra de César. Conseguem decifrar o teu código se “interceptarem” a tua mensagem?e se a pessoa que intercepta a sua mensagem souber sobre cifras de César? Isso torna mais fácil decifrar o código? Como existem apenas 25 chaves possíveis, cifras de César são muito vulneráveis a um ataque de” Força bruta”, onde o decodificador simplesmente tenta cada combinação possível de letras. Isso pode levar alguma paciência se um humano o fizer, mas hoje em dia os computadores podem desvendar o código em uma fração de segundo, então Cifras César não são consideradas um método seguro para criptografar as comunicações eletrônicas.
• Extra: Outra maneira de decifrar a cifra de César é a “análise de frequência”, que é baseada no fato de que, na Linguagem Natural Inglesa e escrita, certas letras aparecem muito mais frequentemente do que outras. Por exemplo, a letra E aparece mais frequentemente do que qualquer outra, enquanto Z aparece menos frequentemente. (Se você já jogou o Scrabble de tabuleiro, você pode notar que isso determina quantos pontos letras valem! Assim, por exemplo, se você ler um parágrafo inteiro e notar que a letra D aparece mais frequentemente do que qualquer outro, as probabilidades são que ele usou uma cifra César com uma mudança de 1 (fazendo E a D no código). Esta técnica será mais precisa para blocos mais longos de texto e muito impreciso para palavras curtas ou frases porque há uma abundância de palavras que não contêm E em tudo. Pode pedir a um amigo para escrever um parágrafo inteiro com uma cifra de César e depois tentar decifrá-la usando a análise de frequência?
• Extra: Se planeias usar a cifra de César para comunicação regular, um risco é que, eventualmente, alguém descubra a tua chave. Você pode ajudar a evitar isso, alterando a chave, por exemplo, usando uma nova a cada semana. Este é um conceito semelhante à mudança periódica de suas senhas de computador.
• Extra: a cifra de César é apenas um tipo de cifra de substituição. Procura outros tipos de cifras de substituição e experimenta-as. São mais difíceis ou mais fáceis de usar e rachar?

observações e resultados
Uma vez que você e seu amigo entendem como usar uma cifra César deve ser relativamente fácil enviar comunicações criptografadas um para o outro. Esta pode ser uma maneira divertida de passar mensagens secretas entre amigos. Como discutido acima, no entanto, embora a cifra de César fornece uma grande Introdução à criptografia, na era do computador não é mais uma forma segura de enviar comunicações criptografadas eletronicamente.

More to explore
Basics of Cryptography: Criptografia de César, de Instructables, de Learn Cryptography, de Learn Cryptography
Password Hacker, De Scientific American
Science Activities for All Ages!, from Science Buddies

esta actividade trouxe-lhe em parceria com os Science Buddies