Секрет шифров. ДОКЛАД БОБРОВСКИЙ ИВАН. Здравствуйте меня зовут Бобровский Иван я учусь в 8 классе Куриловской школы
 Скачать 46.6 Kb.
|
|
Здравствуйте. меня зовут Бобровский Иван. я учусь в 8 классе Куриловской школы 1.. Наверно, каждый из нас в детстве играл в тайные записочки, содержание которых знали и понимали только единицы, так сказать, избранные. Создание своего особенного языка, своего, ни на что не похожего алфавита, чтобы никто-никто на всем белом свете не догадался о содержании переписки. Это увлекательнейшее занятие! Ведь можно писать о чем угодно, зная тайный шифр. 2.С помощью учителя я провел опрос среди учеников своей школы. Всего было опрошено 44 ученика в возрасте от 7 до 14 лет. На вопрос «Ты знаешь, что такое криптография?» 18 учеников ответили «ДА» и 26 учеников «НЕТ». Книги о шифрах читали всего 4 ученика из опрошенных 44 человек. 14 человек пробовали делать свой собственный шифр. Большинство ребят (34 человека) указали, что хотели бы больше узнать о разных способах шифрования информации. Мой опрос подтвердил, что выбранная мной тема будет интересна большинству учеников. 3.Цель моего исследования: узнать принцип построения различных шифро в, научиться шифровать сообщения; понять, как можно восстановить исходное сообщение по анализу шифровки. 4. Задачи моего исследования: • Познакомиться с историей создания первых шифров. • Узнать секреты разных шифров, понять как можно зашифровать и расшифровать сообщение разными способами. • В домашних условиях провести опыты по созданию различных приспособлений для шифрования. 5. Гипотеза. Криптография не потеряла своей актуальности в наше время, заниматься шифрованием и дешифрованием увлекательно и полезно, знание и использование шифра различной сложности помогает скрыть информацию, не предназначенную для посторонних 6. Методы исследования: анализ литературы, опрос, создание простейших устройств для шифрования информации, проведение опытов, сравнение и обобщение результатов. 7. История тайнописи После возникновения письменности, ещё в глубокой древности у людей появилась потребность скрыть важные сведения. По мере развития общества данная проблема вышла на новый уровень и способствовала возникновению науки криптографии или тайнописи. Криптография (тайнопись) – это наука о возможных способах изменения обычного письма, используемых с целью сделать текст понятным лишь для ограниченного числа лиц. 8. История криптографии насчитывает несколько тысячелетий. Первые письменные источники относятся к 1900–м годам до н. э. Именно этим периодом датируются найденные в Египте свитки, в которых использованы видоизмененные иероглифы, по-видимому, применявшиеся для тайного обмена сведениями. Запись на неизвестном языке – это уже тайная запись. 9.В 600–500 годы до н. э. на Ближнем Востоке древними евреями был разработан один из первых систематических шифров; этот метод называется темура – «обмен». Буквы еврейского алфавита делились на две части, причём одна помещалась над другой; затем верхние буквы заменялись на нижние или наоборот. Самый простой способ заключался в разделении алфавита посередине так, чтобы первые две буквы, А (Алеф) и Б (Бет), совпадали с двумя последними, Т (Тае) и Ш (Шин). Эти буквы и дали название методу шифровки – «Атбаш» 10. Есть много интересных книг, в которых описаны различные шифры. Я выбрал одну из них. Рассказ называется «Пляшущие человечки», Артур Конан Дойля . В этом рассказе Шерлоку Холмсу необходимо было прочитать тексты пяти записок. Шерлок Холмс анализировал их и смог понять отдельные буквы. Зная отдельные буквы, он по смыслу восстановил все остальные буквы сообщения. 11. Шифр «поворотная решетка» Шифр «поворотная решетка» принадлежит Джероламо Кардано. Решетки для шифрования сообщений использовались еще раньше, например кардиналом Ришелье. В качестве решетки использовался плотный лист бумаги, в котором было обозначено m строк и n столбцов. В некоторых позициях листа были сделаны прорези. Лист с прорезями накладывался на лист бумаги, после чего текст шифруемого сообщения записывался в прорези. В самом простом случае после этого можно было убрать решетку и заполнить пустые места произвольными буквами и символами. Кардано усовершенствовал применение таких решеток. Его решетку необходимо было использовать 4 раза, каждый раз поворачивая вправо на 90 градусов. После такого использования все свободные позиции листа оказывались заполненными передаваемым сообщением. 12. Шифр Скитала Известно, что в Древней Греции, относящийся к V в. до н. э., во время войн для передачи военных донесений использовалось одно из первых шифровальных приспособлений – «Скитала». «Скитала» представляла собой цилиндрический жезл, на который без нахлестов и разрывов наматывалась узкая полоска папируса или пергамента Кроме жезла могли использоваться любые другие цилиндрические предметы, например, рукоятки мечей, кинжалов, копий и т.д. Текст записывался построчно вдоль оси «Скиталы», а затем лента снималась с жезла. В результате получались беспорядочно написанные буквы, то есть своего рода шифр перестановки. Ключом к шифру служил диаметр Скиталы. Метод вскрытия шифра приписывается Аристотелю. Для того, чтобы прочитать сообщение необходимо было заточить на конус длинный брус. После чего ленту с шифрованным сообщением необходимо было обернуть вокруг самого узкого места конуса и начать сдвигать ее по направлению к основанию конуса. В том месте, где диаметр конуса совпадал с диаметром Скиталы, буквы текста складывались в понятные слова или слоги. Таким образом, оставалось выточить (или найти) цилиндр нужного диаметра, чтобы прочитать сообщение. 13. Диск Энея Кроме устройства Скитала, в Древней Греции использовался ещё один шифровальный прибор, который назывался таблица Энея. На небольшой таблице горизонтально располагался алфавит, а по её боковым сторонам имелись выемки для наматывания нити. При зашифровывании нить закреплялась у одной из сторон таблицы и наматывалась на неё. На нити делались отметки (например, узелки) в местах, которые находились напротив букв данного текста. По алфавиту можно было двигаться лишь в одну сторону, то есть делать по одной отметке на каждом витке. После зашифровывания нить сматывалась и передавалась адресату. Этот шифр представлял собой шифр замены букв открытого текста знаками, которые означали расстояния между отметками нити. Ключом являлись геометрические размеры таблицы и порядок расположения букв алфавита. 14. Шифр Полибия Греческий писатель Полибий использовал систему сигнализации, которая была широко принята как метод шифрования. Он записывал буквы алфавита в квадратную таблицу и заменял их парой чисел, которые указывали соответственно на номер строки и номер столбца, на пересечении которых находилась зашифровываемая буква. Для латинского языка Полибий использовал квадратную таблицу размером 5х5. Для кириллицы можно было бы опустить буквы ё, й и ъ – в этом случае квадрат Полибия мог бы иметь размер 5х6 или 6х5. При передаче сообщений между сторожевыми вышками тех времеён использовались факелы. Так, чтобы передать букву R необходимо было взять 4 факела в правую руку и 2 – в левую. Полибий использовал это для шифрования сообщений и стал записывать каждую букву парой координат. В нашей стране принцип использования таблицы Полибия нашел широкое применение в 19 веке в среде революционеров, находящихся в тюремном заключении. Революционерами использовались различные наборы алфавитов (то есть опускалось различное число редко встречающихся букв русского языка) и различные размеры таблиц для перестукивания друг с другом через стены камер. Такие системы получили название «тюремных шифров». 15. Шифр Цезаря Широко известна система шифрования, предложенная Юлием Цезарем и описанная им в «Записках о галльской войне» (I век до н.э.). Принцип шифрования был весьма прост. Шифруемую букву сообщения необходимо было заменить на букву алфавита, отстоящую от неё на 3 позиции правее 16. Диск Альберти Большой шаг вперёд криптография совершила с помощью трудов известного философа Леона Альберти, который помимо описания математической модели криптографии ввёл в использование механическое устройство, которое получило название «Диск Альберти» и широко использовалось вплоть до начала 19 века, а затем легло в основу многих механических шифровальных устройств . «Диск Альберти» представлял собой пару дисков. Первый диск большего диаметра был неподвижным. Второй диск меньшего диаметра был соотнесён с первым и вращался в любом направлении. Оба диска были разделены на 24 сектора. В сектора большого диска вписывались 20 букв латинского алфавита (Альберти исключил буквы h, j, k, u, w, y) и четыре цифры от 1 до 4. В меньший диск были вписаны все буквы латинского алфавита, но не по порядку, а вперемежку (Приложение 10) Для успешного осуществления шифрования, необходимо было иметь два таких устройства на приемной и передающей сторонах. Кроме того, необходимо было договориться о начальной установке малого диска относительно большого и о частоте смещения малого диска относительно большого. После этого очередная буква шифруемого сообщения отыскивалась на неподвижном большом диске, а стоящая против неё буква малого диска являлась результатом зашифровывания. 17. Шифр Виженера Богатым на криптографичекие новшества оказался 16 век. В 1518 году появилась работа Иоганнеса Тритемия, которая называлась «Полиграфия» . Тритемий впервые предложил использовать для шифрования квадратные таблицы. Алфавиты для шифрования записывались в строки таблицы один под другим, каждый со сдвигом на одну позицию влево. Естественно, таблицы Тритемия были применены в первую очередь к латинскому алфавиту. Мы же представим их применительно к русскому Тритемий предлагал использовать свою таблицу следующим образом: первая буква текста шифруется первым алфавитом, вторая – вторым и так далее. В 1553 году Джованни Батиста Беллазо предложил использовать для многоалфавитного шифра буквенный, легко запоминаемый ключ, который он назвал паролем. Это могло быть какое-либо слово или фраза, которая записывалась над открытым текстом. Буква пароля, расположенная над буквой открытого текста, указывала на алфавит таблицы, который использовался для зашифрования этой буквы. 18.Скрытые послания Существует множество способов сделать невидимые надписи. Есть сложные, когда надо использовать специальные химические вещества. А есть более простые, когда можно использовать то, что есть у нас на кухне. В интернете я прочитал, что самые известные невидимые чернила – это лимонный сок и молоко. Также можно использовать яблочный сок, луковый или свекольный отвар, растворы соды или крахмала. Проявить надписи, сделанные при помощи этих веществ, легко под воздействием тепла: следует использовать утюг, лампочку накаливания, либо открытый огонь (свечку). В случае же с крахмалом листок надо поместить в слабый йодный раствор – вскоре появятся посиневшие символы. Вместо крахмала можно использовать рисовый отвар. После того, как молоко и сок лимона окончательно высохли, наступит самый интересный момент – выявление тайного. Действительно, при нагреве абсолютно казалось бы чистой страницы начинают выступать невидимые ранее буквы. 19.Русская литорея В средневековой Руси тоже любили шифровать. Зачастую шифры использовались в качестве украшения в литературных произведениях. Авторы шифровали свое имя и даже целые главы текста, используя тайнопись как литературный прием, который позволял выделить такой труд из множества других. Наиболее распространенным шифром в это время в России была литорея (от латинского слова littera — «буква»). Шифр предполагал замену согласных букв на согласные буквы по определенному правилу. Под первыми десятью согласными буквами (за исключением «Й»), идущими по порядку, записывались другие десять согласных букв, но в порядке, противоположном тому, который использовался в верхней строке. Таким образом, под буквой «Б» оказывалась буква «Щ», а под буквой «В» — буква «Ш» и т. д. Мои опыты по созданию устройств для шифрования 20. «Пляшущие человечки» Рассказ так понравился мне, что я решил сделать свой собственный шифр с ними. Это оказалось не так просто – придумать 33 разных человечка. Но в итоге у меня получилось!!! Я решил проверить, смогут ли ребята из нашей школы угадать моё сообщение. Мы с учителем провели анкетирование. Вопрос звучал так: «Сможешь ли ты угадать, какое сообщение я написал?» На вопросы анкеты отвечали ученики 8-9 класса. Всего было опрошено 10 учеников. Всю фразу угадали 5 человек. 21.Шифр «поворотная решетка» Я сделал свою решётку Кардано. Она состояла из 6 строк и 6 столбцов . С ее помощью я зашифровал сообщение «Теперь я знаю криптографию Ура». Я дал это сообщение одноклассникам, но они не смогли его прочитать. Тогда я дал им саму решётку. Через несколько секунд ребята сказали мне ответ. Это значит, что данный шифр может прочитать только тот, кто знает, какая именно была использована решётка! 22.Шифр Скитала В качестве основы я взял рулон бумаги, намотал на него полоску бумаги. Я написал сообщение «Спасите». А остальные буквы написал в произвольном порядке. Я отнёс шифр одноклассникам. Они долго его крутили, но так и не смогли прочитать. Тогда я показал им своё устройство, и они смогли прочитать сообщение. 23. Диск Энея Я сделал Диск Энея и зашифровал сообщение «Мы поедем в путешествие по России». 24. Шифр Цезаря С использованием шифра Цезаря фраза «Жизнь коротка» превратится в фразу «Йлкрэ нснсхнг». Я зашифровал сообщение «Это шифр Юлия Цезаря»  25.Скрытые послания Первое послание я написал соком лимона (Приложение 12), второе – молоком (Приложение 13). После того, как молоко и сок лимона окончательно высохли, наступил самый интересный момент – выявление тайного. Для того, чтобы проявить надписи, я выбрал утюг, как самое безопасное средство. Процесс проявления письмен оказался безумно увлекателен. Действительно, при нагреве абсолютно казалось бы чистой страницы начинают выступать невидимые ранее буквы. 26. Заключение В результате работы над проектом я узнал много новой, интересной информации, создал различные устройства для шифрования, использовал разные шифры и даже сделал свой шифр из пляшущих человечков. Моя гипотеза была такая: если известно, какой был использован шифр, то можно расшифровать сообщение. Она оказалась частично правильной. Для древних шифров, таких как квадрат Полибия, таблица Энея, шифр Цезаря человеку достаточно знать шифр, чтобы расшифровать сообщение. Это подтвердил и мой эксперимент: большинство учеников смогли расшифровать загаданные шифры. Те шифры, которые имеют более сложное устройство, расшифровывать труднее. Так, чтобы расшифровать шифр по таблице Виженера надо знать еще парольную фразу. Сейчас в компьютерах используются совсем другие шифры. Современные шифры – сложные. Они основаны на использовании сложных математических функций. И они разрабатываются так, чтобы человек не смог расшифровать информацию, даже если ему известен шифр. Поэтому для современных шифров моя гипотеза не верна. |