V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Криптекс или шкатулка с секретом
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Я очень люблю разнообразные квесты и игры, в которых нужно находить записки, знаки и сообщения, где, в свою очередь, скрыты секретные послания. Разгаданное послание указывает путь к следующему ключу. Новый ключ ведёт к другому ключу, и так далее... Это продолжается до тех пор, пока мы не доберёмся к заветной цели — сокровищу, призу или просто выходу из лабиринта. Мы дома сами нашей семьей периодически устраиваем игры, в поисках какого ни будь предмета.
Найти записку с кодом или зашифрованным в ней посланием и разгадать его — это действительно очень интересно! Но ещё интереснее, для меня, стало найти некий предмет, в котором и находится секретное послание. Таким предметом может служить шкатулка, открыть которую можно, только зная секретный код или имея ключ от неё.
Шкатулка, или как называли её в древности ларец, ларчик, баульчик, укладочка — это маленькая коробка или ящик обычно в форме параллелепипеда, цилиндра, пирамиды, используемая для хранения драгоценностей, денег, бумаг и других мелких, но обычно ценных предметов. Шкатулки появились в глубокой древности и ведут происхождение, вероятно, от сундуков для хранения одежды, золота и других предметов.
Слово «шкатулка» в русском языке впервые упоминается в 1610 году.
Шкатулки в основном закрываются на замок. В XVI—XVII веках для большей безопасности использовались шкатулки с тайниками в толще крышки или под ложным дном (англ.) русск. В XIX веке появились шкатулки с секретом, которые можно открыть только через какое-то неочевидное действие или сложную серию манипуляций.
Шкатулка появилась в глубокой древности, и пришла к нам из государств Востока. С тех пор её концепция практически не изменилась. В наши дни для производства ларцов используются современные материалы и технологии и совершенствуются схема и механизмы их создания. Качественно сработанная из дерева, выточенная из камня или вырезанная из слоновой или моржовой кости, — из чего бы ни была сделана шкатулочка, она всегда хранит внутри маленькую загадку.
Шкатулки, зачастую, могут являться предметами большой стоимости, так как для придания им красивого вида, их могут покрывать слоновой костью, эмалью, кожей, благородными металлами (золото, серебро), драгоценными (рубин, сапфир, изумруд) и полудрагоценными (сердолик, бирюза, кораллы) камнями.
Ученые считают что, в начале были созданы шкатулки для украшений. Талантливые умельцы в восточных государствах уже 2 тысячи лет назад изготавливали футляры из дерева различной формы и размеров, расписывали их смолой редкого лакового дерева. Стремясь превзойти других, мастера по шкатулкам создавали всё более и более искусные технологии шлифовки. Так была изобретена технология мелкой выпиливания по древесине и приемы украшения шкатулок кожей или тканью, отделки кристаллами, ценными металлами и костью слонов и моржей. Эти футляры становились большой ценностью сами собой, ведь зачастую в отделке использовались ценные металлы или драгоценные камни.
Пользовались популярностью шкатулки для драгоценностей и в древней Руси: почти в каждом доме имелась шкатулочка, ларчик или сундук, где хранили украшения, дорогие сердцу безделушки или подарки. Создавали отечественные умельцы и куда более сложные вещицы, чем для драгоценностей шкатулки. Скрытые в дне, крышке или боковых дощечках незаметные сразу коробочки распахивались только после надавливания потайной клавиши. Эта уловка превращала шкатулку в самый надежный тайничок. Русский человек — большой любитель придумывать и разгадывать тайны, видно, поэтому шкатулки с секретным механизмом сильно полюбились в нашей стране.
В своём произведении «Код да Винчи», его автор — Дэн Браун — пошёл дальше... Он сделал поиски заветного сокровища ещё более увлекательными, поместив внутрь одной шкатулки, другую, которую назвал «Кроиптексом». Возможно, что никому, до прочтения этой книги, не было известно ни само название данного механизвма, ни его внешний вид и принцип работы!
Вот как описывает автор первое знакомство главных героев — Роберта Лэнгдона и Софи — с криптексом:
“Лэнгдон глубоко вздохнул и перед тем, как поднять крышку, бросил последний восхищенный взгляд на изысканное изображение цветка с пятью лепестками. Затем отпер защелку, приподнял крышку, и взорам их предстал находившийся внутри предмет.
Лэнгдон успел пофантазировать на тему того, что может находиться в этой шкатулке, но теперь было ясно: ни одна из самых смелых его фантазий не подтвердилась. В шкатулке, обитой блестящим малиновым шелком, угнездился предмет, постичь предназначение которого с первого взгляда было просто невозможно.
Это был каменный цилиндр размером примерно с банку для упаковки теннисных мячей, сделанный из белого, хорошо отполированного мрамора. Но при этом он был не цельным, а собранным из отдельных частей. Пять мраморных дисков размером с пончик накладывались друг на друга и скреплялись между собой изящной медной полоской. Вообще все это очень походило на калейдоскоп с колесиками. Концы цилиндра прикрывали чашечки из мрамора, отчего заглянуть в него оказалось невозможно. По бульканью жидкости внутри можно было догадаться, что цилиндр полый.
Но гораздо больше Лэнгдона заинтриговали надписи, выгравированные на внешней поверхности цилиндра. На каждом из пяти дисков были аккуратно и четко выгравированы серии букв, весь алфавит, причем на каждом диске разный. Цилиндр с буквами напомнил Лэнгдону любимую игрушку его детства, трубочку, состоявшую из нескольких "стаканчиков" с буквами, вращая которые можно было составлять разные слова.
- Поразительно, не правда ли? - прошептала Софи. Лэнгдон посмотрел на нее:
- Прямо не знаю, что и сказать. Что за чертовщина? В глазах Софи замерцал огонек.
- Мой дед вырезал такие из дерева, это было его хобби. А вообще это изобретение Леонардо да Винчи.
Даже в полумраке, царившем в кузове, было видно, как изумился Лэнгдон.
- Да Винчи? - пробормотал он, всматриваясь в странный цилиндр.
- Да. Эта штука называется криптекс. Если верить деду, ее украшают отрывки из секретных дневников Леонардо.
- Но для чего предназначен этот цилиндр?
Софи вспомнила все сегодняшние события и сделала единственный возможный вывод:
- Это тоже сейф. Для хранения секретной информации. Лэнгдон удивленно воззрился на нее.
Софи объяснила, что одним из любимых занятий ее деда было конструирование моделей по изобретениям да Винчи. Талантливый ремесленник, Жак Соньер, проводивший долгие часы у себя в мастерской, просто обожал создавать имитации произведений различных великих мастеров - ювелирные изделия Фаберже (пепельницы и вазочки, украшенные перегородчатой эмалью) и менее изящные, но куда более практичные поделки по наброскам Леонардо да Винчи.
Даже беглого просмотра дневников да Винчи было достаточно, чтобы понять, почему этот светоч науки и искусств был столь знаменит открытиями, так и не воплощенными в реальность. Да Винчи начертил планы и схемы сотен изобретений, которые так и не удалось создать. И любимейшим времяпрепровождением Соньера было воплощение в реальность самых невразумительных проектов Леонардо: хронометров, водяных насосов, криптексов и даже робота в доспехах средневекового французского рыцаря во всех деталях - теперь рыцарь украшал письменный стол в его кабинете. Спроектированный Леонардо с целью изучения анатомии и наследственности в 1495 году, этот робот-рыцарь был снабжен специальным механизмом, который приводил в движение все его суставы. Он мог сидеть, размахивать руками, двигать головой на гибкой шее, а также открывать и закрывать рот. Одетый в доспехи рыцарь был, по мнению Софи, самым прекрасным творением деда... до тех пор, пока она не увидела в шкатулке розового дерева криптекс из белого мрамора.
- Как-то он сделал для меня почти такой же, когда я была маленькой, - сказала Софи. - Но такого красивого и искусного видеть не доводилось.
Лэнгдон не отводил глаз от шкатулки.
- А я никогда не слышал о криптексах.
Софи не удивилась. Большинство нереализованных изобретений Леонардо никогда не изучались, даже названий не получили. Термин "криптекс" был, по всей вероятности, изобретен ее дедом. Вполне подходящее название для прибора, использующего достижения криптографии в целях защиты информации, нанесенной на валик или свиток.
Софи знала, что да Винчи является пионером в области криптографии, пусть даже эти его изобретения и не получили признания. Преподаватели Лондонского университета, знакомя студентов с новейшими методами шифрования для сохранения компьютерных данных, превозносили Циммермана и Шнейера, но ми разу не упомянули о том, что именно Леонардо еще несколько веков назад первым изобрел рудиментарные формы шифровального ключа. И разумеется, поведал Софи об этом не кто иной, как ее дед.
- Нам нужен пароль, - сказала Софи, указав на диски с буквами. - Криптекс работает по принципу современных комбинационных замков для велосипедов. Если выстроить диски должным образом, замок откроется. У этого криптекса пять дисков с буквами. Если вращать их в заранее определенной последовательности, внутренние тумблеры выстроятся так, как надо, и цилиндр распадется на части.
- А внутри?..
- Как только цилиндр распадется на части, вы получите доступ к полому отделению в его центре. И там может храниться листок бумаги или какой-либо иной предмет, содержащий секретную информацию.
Лэнгдон окинул ее недоверчивым взглядом:
- Так вы говорите, ваш дед дарил вам нечто подобное, когда вы были еще девочкой?
- Да, только размером поменьше. Целых два раза в качестве подарков на день рождения. Дарил мне криптекс и загадывал загадку. Ответ загадки служил паролем для криптекса; стоило разгадать ее, и можно было открыть цилиндр и получить поздравительную открытку. - Уж больно много возни ради какой-то там открытки.
- Нет, открытка тоже была непростая. С очередной загадкой, или ключом. Мой дед затевал настоящую охоту за сокровищами по дому, ряд отгадок, или ключей, неизбежно приводил меня к настоящему подарку. Каждая такая охота была своеобразным испытанием характера и сообразительности. Ну и в конце всегда ждала награда. Кстати, его загадки были далеко не простыми.
Лэнгдон снова скептически покосился на цилиндр:
- Но почему просто не попытаться расколоть его на части? Или раздавить? Эти металлические прокладки выглядят такими хрупкими. И мрамор, как известно, камень хрупкий.
Софи улыбнулась:
- Да потому, что Леонардо да Винчи это тоже предусмотрел. Он конструировал криптекс таким образом, что при малейшей попытке добраться силой до его содержимого информация саморазрушалась. Вот смотрите. - Софи сунула руку в шкатулку и осторожно вынула цилиндр. - Любую информацию сначала записывали на папирусном свитке.
- Не на пергаменте? Софи покачала головой:
- Нет, именно на папирусе. Знаю, пергамент из кожи барашка более прочный материал и в те дни был распространен шире, но записывали всегда на папирусе. И чем тоньше он был, тем лучше.
- Ясно.
- Перед тем как положить папирусный свиток в специальное отделение, его сворачивали. Наматывали на тончайший стеклянный сосуд. - Она легонько встряхнула криптекс, и жидкость внутри забулькала. - Сосуд с жидкостью.
- Какой такой жидкостью? Софи улыбнулась:
- С уксусом.
Лэнгдон задумался на секунду, потом кивнул:
- Гениально!
Уксус и папирус, подумала Софи. Если кто-то попытается силой вскрыть цилиндр, стеклянный сосуд разобьется, и уксус быстро растворит папирус. Ко времени, когда взломщик доберется до тайного послания, оно превратится в мокрый комок, на котором не разобрать ни слова. - Как видите, - сказала Софи, - единственный путь получить тайную информацию предполагает знание пароля, слова из пяти букв. Здесь у нас пять дисков, на каждом по двадцать шесть букв (англ.алфавит). Двадцать шесть в пятой степени... - Она быстро подсчитала в уме. - Приблизительно двенадцать миллионов вариантов."
Цель исследования
Изучить историю создания магической шкатулки с секретом — криптекса
Создать криптекс своими руками в домашних условиях, используя подручные материалы.
Предмет исследования
Криптекс
Криптекс происходит от английского слова Cryptex. Это неологизм, т.е. словосочетание слов «криптография» и «кодекс». Это вполне подходящее название для прибора, использующего науку криптологию в целях защиты информации.
Криптекс придуман писателем Дэном Брауном — автором романа «Код Да Винчи» в 2003 году. Это портативное хранилище, шкатулка с секретом, используемая для передачи и хранения секретных сообщений. Первый рабочий криптекс был создан в 2004 году американским изобретателем из Вашингтона Джастином Кирком Нэвинсом
Самые великие умы в истории человечества бились над проблемой защиты информации и изобрели шифрование. Юлий Цезарь придумал специальное закодированное письмо, получившее название "Шкатулка Цезаря". Мария, королева Шотландии, создала свой шифр на основе перемещения букв и передавала из тюрьмы тайные послания. И наконец, блистательный арабский ученый Абу Юсуф Исмаил аль-Кинди защищал свои тайны с помощью хитроумно составленного из букв нескольких алфавитов шифра.
Основываясь на строках произведения и на основной мысли Дэна Брауна, Леонардо да Винчи предпочел математическим и шифровальным методам механический. Криптекс. Портативный контейнер, способный защитить письма, карты, диаграммы, да что угодно, от постороннего глаза. Информацией, содержавшейся в криптексе, мог воспользоваться лишь человек, знавший пароль доступа.
Криптекс описан в романе как каменный цилиндр, содержащий пять мраморных дисков размером с пончик, которые накладывались друг на друга и скреплялись между собой изящной медной полоской. Возможность заглянуть внутрь полого цилиндра исключали крышки, находящиеся на торцах. Каждый диск с вырезанным на нем алфавитом мог вращаться независимо от других таким образом, что в итоге из них можно было составить слово или комбинацию из пяти букв.
Криптекс работает по принципу современных комбинационных замков для велосипеда, и если вращать диски в правильной последовательности и собрать правильны пароль, то внутренние тумблеры выстроятся так, как надо, и цилиндр распахнется. Во внутреннем отсеке криптекса секретная информация, написанная на тонком папирусе, обернута вокруг хрупкого флакона с уксусом (в качестве меры безопасности от грубого взлома): если не знать пароль, но попытаться проникнуть внутрь силой — флакон разобьется и уксус растворит папирус до того, как он может быть прочитан.
Мой криптекс, конечно, проще того, который описан в романе Дэна Брауна. В нём нет ампулы с уксусной кислотой, и выполнен он не из полудрагоценных металлов и сложных в обработке материалов. Но, тем не менее, он выполняет ту роль, для которой создан — хранить секретное послание и другие ценности!
Я сделал его из подручных материалов, которые найдутся дома у каждого человека.
Я взял большую трубу, сделанную из прессованного картона и отпилил от неё шесть равных по размеру колец («бубликов») по 2,5 см.
Эти кольца и будут в дальнейшем выполнять роль тех самых дисков, на которые будут нанесены буквы, собрав из которых правильное слово, можно будет открыть криптекс.
После этого я взял доску и выпилил из неё две «шайбы», диаметром немного больше, чем наружный диаметр «бубликов».
Затем я взял ещё одну картонную трубку, намного меньшего диаметра чем первую, и отрезал от неё чуть больше, чем 15 см (для того, чтобы расположить на ней шесть «бубликов» и остался небольшой запас для стопорного кольца).
Эту трубку я разрезал вдоль и закрепил на деревянной «шайбе» таким образом, чтобы образовался сквозной паз. Назовём эту конструкцию часть «А».
Потом я взял пластиковую трубку такой же длины, как и картонную (чуть больше 15 см), приклеил к ней небольшие кубики из резины на те места, где будут центры «бубликов».
После этого, пластиковую трубку с резиновыми «маячками» я приклеил к второй «шайбе». На торцах «шайб» я вырезал метки, которые указывают на «маячки». Эту конструкцию назовём частью «Б».
Таким образом, я получил две части, которые свободно входят одна в другую (часть «Б» входит в часть «А»). При этом внутри части «Б» есть неиспользуемое пространство, в котором и можно хранить секрет.
Затем я взял пластиковые панельки и вырезал из них круги таким образом, что их можно было вплотную вставить внутрь картонных «бубликов».
Внутри каждого пластикового круга я вырезал отверстие, чтобы через него могла пройти трубка с «маячками». Все неровности и ненужные углы пластика я зачищал абразивной бумагой.
Полученные пластиковые круги я разрезал вдоль на две равные части, засунул внутрь «бублика» и приклеил их с каждой стороны таким образом, что между ними внутри «бублика» осталось пространство.
Затем я измерил длину окружности «бубликов» и распечатал на принтере алфавит столбиком так, что его высота равнялась длине окружности.
После этого, я придумал кодовое слово из шести букв для открытия моего криптекса, затем разрезал листок с алфавитом на ленты и наклеил алфавит на «бублики» так, что каждая из букв в кодовом слове находилась напротив выреза в пластиковой кольце, через которое проходят «маячки».
И в конце, я поочерёдно, в том порядке, как составлено кодовое слово, насадил «бублики» на часть «А», после чего приклеил стопорное кольцо, чтобы «бублики» были закреплены, никуда не делись и конструкция заработала.
После этого необходимо вставить часть «Б» и все диски с алфавитом («бублики») перекрутить в произвольном порядке так, чтобы пазы на пластиковых кругах отошли как можно дальше от резиновых «маячков» на части «Б»… и криптекс закрылся!
А теперь, чтобы открыть криптекс, нужно разгадать кодовое слово и выстроить его по главной линии. Метки на торцах «шайб» как раз совпадают с той главной линией, по которой нужно выстраивать кодовое слово...
Работа выполнена!
Мой криптекс имеет 1 291 467 969 (один миллиард двести девяноста один миллион четыреста шестьдесят семь тысяч девятьсот шестьдесят девять) вариантов комбинаций. Поэтому, не зная пароль, открыть его вряд ли получится!
Заключение
Благодаря моей научно-практической работе, Вы также можете самостоятельно, или при помощи родителей, старших братьев и сестёр, сделать криптекс в домашних условиях. Этот процесс совершенно не сложный, но он требует усидчивости, терпения, внимания и времени.
Можно использовать любое количество дисков, тем самым делая кодовое слово короче или длиннее. Или нанести на диски не буквы, а цифры, и установить в качестве кодового значения дату своего рождения (01082007), или дату начала Великой Отечественной войны (22061941)... В общем всё, что захотите сами.
Возможно, Вы захотите пойти дальше и будете использовать для создания криптекса драгоценные камни, полудрагоценные и драгоценные металлы, дорогие породы дерева, детали точной формы и размеров, изготовленные на заводе... В любом случае вы получите главное — шкатулку, хранящую Ваш секрет!
Приложение
Список источников и литературы:
1. «Код да Винчи» Дэн Браун. Издательство АСТ, 2008г., 542 стр.
2. https://ru.wikipedia.org/wiki/ШКАТУЛКА
3. http://cyclowiki.org/wiki/КРИПТЕКС