XI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
История одного шифровальщика.
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность: Иногда так хочется отправить сообщение другу, но так, чтобы только он знал, о чем речь в данном послании, поэтому я решил изучить, как это можно сделать. Я познакомился с некоторыми методами шифрования и научился применять их на практике.
Я считаю, что свободное время можно провести с интересом и пользой для ума – изобретение собственных шифров является самым подходящим вариантом.
Целью работы является создание собственного способа шифрования и
адаптация его к современным способам передачи (телефон).
Задачи проекта:
изучение различных способов шифрования информации
анализ интереса учащихся к разгадке шифров
создание собственного шифра и «ключа» к разгадке
Изучение истории шифров.
Криптография произошло от древнегреческих слов: КРИПТОС (тайный) и ГРАФО ( пишу)
Главная цель этой науки – скрыть смысл сообщения, для этого текст шифруют по особому правилу.
Такие задачи во все времена стояли перед военными, королями и политиками, а в настоящее время и перед современным человеком.
Разные способы тайной переписки существовали в Древних Египте, Греции, Риме и на Руси, такие как:
- Решетка Кардано (Рисунок 1)
-Пляшущие человечки (Рисунок 2)
- Диск Цезаря (Рисунок 3)
- Прибор Сцитало (Рисунок 4)
Существует несколько способов шифрования текста. При помощи замены и перестановки знаков, используют для шифровки буквы, рисунки, цифры, знаки и даже звуковые сигналы. (Рисунок 5)
1.1 Один из шифров был изобретен в городе Спарта. Для того, чтобы закодировать послание нужно взять два одинаковых посоха, которые назывались «СКИТАЛА» и пергаментную ленту. (Рисунок 6)
Прибор Скитала
В криптографии Скитала, известный также как шифр Древней Спарты, представляет собой прибор, используемый для осуществления перестановочного шифрования, состоит из цилиндра и узкой полоски пергамента, обматывавшейся вокруг него по спирали, на которой писалось сообщение. Античные греки и спартанцы в частности, использовали этот шифр для связи во время военных кампаний.
Шифрование
Шифруемый текст писался на пергаментной ленте по длине палочки, после того как длина палочки оказывалась исчерпанной, она поворачивалась и текст писался далее, пока либо не заканчивался текст, либо не исписывалась вся пергаментная лента. В последнем случае использовался очередной кусок пергаментной ленты. Дешифровка выполнялась с использованием палочки такого же диаметра.
Таким образом, длина блока определялась длиной и диаметром палочки, а само шифрование заключалось в перестановке символов исходного текста в соответствии с длиной окружности палочки. Например, используя палочку, по длине окружности которой помещается 4 символа, а длина палочки позволяет записать 6 символов, исходный текст: «это шифр древней спарты» превратится в шифрограмму: «эфвптрнаодершрйтиесы».
Схематически это можно изобразить так: (Рисунок 7 Рисунок 8) Таким образом, после разматывания ленты, шифр - текст будет следующим «ЭФВПТРНАОДЕРШРЙТИЕСЫ».
1.2. В годы Второй Мировой войны, немецкие разведчики передавали информацию при помощи шифровальной машины ЭНИГМА (Рисунок 9) , но благодаря таланту ученых-криптографов наших союзников из Польши и Британии, удалось взломать код, дешифровать злой умысел врага и одержать победу в войне. Шифровальные устройства позволяют защитить информацию, передаваемую по радиоканалу от прочтения посторонними лицами, и прежде всего, спецслужбой противника. В общем случае буквы и цифры сообщения заменяются другими символами, делая его совершенно непонятным.
В начале ХХ века было разработано большое количество всевозможных электромеханических шифровальных устройств. Так, например, в 20-е годы французские и американские криптографы разработали шифровальные машины, основанные на более сложном алгоритме, в котором определенные буквы текста последовательно заменялись некоторыми символами, причем каждый раз другими.
1.3 Для секретной переписки важно умение спрятать написанное. Так появилась другая наука СТЕГАНОГРАФИЯ «стеганос» – скрытый и «графо»-пишу) стеганография (также известная как "steg" или "stego") – это «искусство написания цифр или букв, которые не понятны никому, кроме человека, у которого есть ключ - cryptography». Главная задача сделать так, чтобы человек не подозревал, что внутри передаваемой информации, не представляющей внешне абсолютно никакой ценности, содержится скрытая ценная информация. Тем самым стеганография позволяет передавать секретную информацию через открытые каналы, скрывая сам факт её передачи. (Рисунок 10)
Еще в древности люди стали использовать молоко или сок лимона в качестве чернил. Текст будет заметен если лист прогладить горячим предметом.(Рисунок 10)
Исследование интересов учащихся 3М класса к способам шифрования.
Казалось бы, зачем криптография простому школьнику? Зашифровывать школьные записки, да развлекаться с одноклассниками? В современном мире умение грамотно зашифровать информацию необходимо с малых лет. Например, собираясь в путешествие, вы шифруете код на чемодане и не замечаете, что используете один из методов шифрования.
Я решил выяснить, известны ли моим одноклассникам способы шифрования и имеют ли они желание научиться создавать шифр, проведя анкетирование среди своих одноклассников. В анкетировании участвовало 25 человека. (Приложение)
Можно сделать вывод, что практически все из опрошенный детей, хотят научиться навыкам шифрования. Для большинства детей было бы интересно научиться создавать свой шифр. Я обязательно поделюсь с одноклассниками своими знаниями и научу всех желающих некоторым способам шифра.
Создание собственного шифра и «ключа» к разгадке.
В современной жизни всем людям понятно, что когда регистрируешься на сайте или заводишь адрес электронной почты, телефон, необходимо выбрать такой пароль, который трудно взломать! Сегодня, принципами шифрования пользуются все страны мира для сохранения государственных интересов, а также компьютерной информации и банковском деле.
Изучив несколько способов шифрования, я понял, как они работают. Мне пришла идея создать свой собственный шифр и ключ к разгадке, при помощи которого можно отправить скрытое сообщение на телефон (ключ к разгадке у моего собеседника тоже есть)
Для шифровки текста я применил способ Стеганография.
- присвоил каждой букве алфавита символы «ЭМОДЗИ» (Рисунок 11)
- цифровые символы остались без изменения
-создал шаблон (Рисунок 12)
Вот такое сообщение у меня получилось. (Рисунок 13,14)
Теперь приступаем к расшифровке данного сообщения. При помощи «Ключа» сопоставляем каждый «смайл» – символ с присвоенной ему буквой русского алфавита. Мой собеседник, которому я отправил это скрытое сообщение на телефон, ключ к разгадке получил заранее.
Эту фразу я скрыл в своем сообщении.
5 мая день шифровальщика РОСИИ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате проектно-исследовательской работы я многое узнал о видах и способах шифрования. Изучил различные способы шифровки информации, сделал макет прибора «Скитало», научился шифровать текст по способу Стеганография , применил его на практике и даже создал свой шифр, который является результатом моей проектной деятельности.
В любом случае шифрование и разгадывание секретной информации позволяет проводить время с интересом и пользой для ума.
В течение эксперимента учащиеся моего класса проявляли интерес к изучению и разгадыванию шифров. Всем очень понравился этот процесс. Большинство сделали вывод, что навык грамотно создать свой секретный код, в бедующим поможет защитить важную информацию. Таким образом, поставленная цель работы мною достигнута.
( ТРБТЙВП ИБ ГОЙНБОЙЕ ) Благодарю за внимание !!!
Эту фразу я зашифровал способом сдвига одной буквы
Приложение
Рисунок 1(Решетка Кардано)
Рисунок 2 (Пляшущие человечки)
Рисунок 3 (Диск Цезаря)
Рисунок 4(Прибор Сцитало)
Рисунок 5
Рисунок 6 (шифрование в Древней Спарте методом СКИТАЛО)
Рисунок 7
________________________________________
| | | | | | |
| | Э | Т | О | Ш | И |
|__| Ф | Р | Д | Р | Е |__
| В | Н | Е | Й | С | |
| П | А | Р | Т | Ы | |
| | | | | | |
_________________________________________
Таким образом, после разматывания ленты, шифр - текст будет следующим «ЭФВПТРНАОДЕРШРЙТИЕСЫ».
Рисунок 8 Макет шифровального прибора «Скитало»
Рисунок 9(Шифровальная машина «ЭНИГМА»)
Рисунок 10 (Искусство бесцветных чернил)
Таблица «Анкетирование»
|
Вопрос |
Да |
Нет |
|
1. Знаешь ли ты – что означает слово ШИФР/шифровка? |
20 |
5 |
|
2. Ты когда ни будь, пытался (пыталась) сделать свое сообщение не понятным для других? |
14 |
11 |
|
3. Как ты считаешь, нужно ли шифровать текст/информацию в целях безопасности? |
21 |
4 |
|
4. Тебе интересно научиться шифровать текст/информацию? |
22 |
3 |
Диаграмма «Результаты анкетирования»
Рисунок 11
Рисунок 12 Шаблон «ключ» к разгадке
Рисунок 13,14
Список литературы:
1. Журавлева В. История шифров: литературно-художественное издание/Книжная серия «Настя и Никита»,2019.-23с.
2. Википедия свободная энциклопедия /Криптография URL: https://Ru.Wikipedia.org (дата обращения 10.09.2020г)
3. Системы шифрования текста от древнего Рима до наших дней. URL: https://cryptoperson.ru/cryptography/shifrovanie-teksta (дата обращения 10.09.2020г)
4. Матвеев Д. Уроки криптографии. Основные шифры. Часть 1.—13.03.2016г. URL: https://cryptoworld.su/lesons-of-cryptography-1/ (дата обращения 12.10.2020г)
5. Простейшие методы шифрования текста. URL: https://infojournal.ru/wp-content/uploads/2020/03/mir_info-1-2020.pdf (дата обращения 12.10.2020г)
6. Удалова Ю. 5 интересных систем шифрования. Разгадайте секретные слова //Аргументы и факты / 05.05.2014 URL: https://aif.ru/dosug/1846383 (дата обращения 20.11.2020г)
7. URL: Жельников В. Криптография от папируса до компьютера / Под ред. А. Б. Васильева. — М.: ABF, 1996. — 335 с. — ISBN 5-87484-054-0. Архивная копия от 10 марта 2010 на Wayback Machine (дата обращения 20.11.2020г11