Простейшие способы шифрования текстов

Цели:

Создать условия для повышения познавательного интереса к предмету.

Способствовать развитию аналитико-синтезирующего мышления.

Способствовать формированию умений и навыков, носящих общенаучный и обще интеллектуальный характер.

Задачи:

Образовательные:

обобщить и систематизировать знания основных понятий: код, кодирование, криптография;

познакомится с простейшими способами шифрования и их создателями;

отрабатывать умения читать шифровки и шифровать информацию.

Развивающие:

развивать познавательную деятельность и творческие способности учащихся;

формировать логическое и абстрактное мышление;

развивать умение применять полученные знания в нестандартных ситуациях;

развивать воображение и внимательность.

Воспитательные:

воспитывать коммуникативную культуру;

развивать познавательный интерес.

Предлагаемая разработка может быть использована для учащихся 7 – 9 классов. Презентация помогает сделать материал наглядным и доступным.

Общество, в котором живёт человек, на протяжении своего развития имеет дело с информацией. Она накапливается, перерабатывается, хранится, передаётся. (Слайд 2)

А все ли и всегда должны знать всё?

Конечно, нет. 

Люди всегда стремились скрыть свои секреты. Сегодня вы познакомитесь с историей развития тайнописи,  узнаете  простейшие способы шифрования.

У вас появится возможность расшифровать послания.

Простые приемы шифрования применялись и получили некоторое распространение уже в эпоху древних царств и в античности.

Тайнопись – криптография - является ровесницей письменности. История криптографии насчитывает не одно тысячелетие.

Идея создания текстов с тайным смыслом и зашифрованными сообщениями почти так же стара, как и само искусство письма.

Этому есть много свидетельств. Глиняная табличка из Угарита (Сирия) – упражнения обучающие искусству расшифровки (1200 год до н. э.). «Вавилонская теодицея» из Ирака – пример акростиха (середина II тысячелетия до н. э.).

Один из первых систематических шифров был разработан древними евреями; этот метод называется темура — «обмен».

Самый простой из них «Атбаш», алфавит разделялся посередине так, чтобы первые две буквы, А и Б, совпадали с двумя последними, Т и Ш. Использование шифра темура можно обнаружить в Библии.  Это пророчество Иеремии, сделанное в начале VI века до нашей эры, содержит проклятие, всем правителям мира, заканчивая «царем Сесаха» который при дешифровки с шифра «Атбаш» оказывается царём Вавилона.

(Слайд 3)  Более хитроумный способ шифрования был изобретён в древней Спарте во времена Ликурга (V век до н. э.) Для  зашифровывания текста использовалась Сциталла - жезл цилиндрической формы, на который наматывалась лента из пергамента. Вдоль оси цилиндра построчно записывался текст, лента сматывалась с жезла и передавалась адресату, имеющему Сциталлу такого же диаметра. Этот способ осуществлял перестановку букв сообщения. Ключом шифра служил диаметр Сциталлы. АРИСТОТЕЛЬ придумал метод вскрытия такого шифра. Он изобрёл дешифровальное устройство «Антисциталла».

(Слайд 4) Задание «Проверь себя»

(Слайд 5) Греческий писатель ПОЛИБИЙ использовал систему сигнализации,  которая  применялась как метод  шифрования. С его помощью можно было  передавать абсолютно любую информацию. Он записывал буквы алфавита в квадратную таблицу и заменял их координатами. Устойчивость этого шифра была велика. Основной причиной этого являлась возможность постоянно менять последовательность букв в квадрате.     

(Слайд 6) Задание «Проверь себя»

(Слайд7) Особую роль в сохранении тайны сыграл способ шифрования,     предложенный ЮЛИЕМ ЦЕЗАРЕМ      и описанный им в «Записках о     галльской войне»  

(Слайд 8) Задание «Проверь себя»

(Слайд 9) Существует несколько модификаций шифра Цезаря. Один из них алгоритм шифра Гронсфельда (созданный в 1734 году бельгийцем Хосе де Бронкхором, графом де Гронсфельд, военным и дипломатом). Шифрование заключается в том, что величина сдвига не является постоянной, а задается ключом (гаммой).

(Слайд 10) Для того, кто передаёт шифровку, важна её устойчивость к дешифрованию. Эта характеристика шифра называется криптостойкостью. Повысить криптостойкость позволяют шифры много алфавитной или многозначной замены. В таких шифрах каждому символу открытого алфавита ставятся в соответствие не один, а несколько символов шифровки.

(Слайд 11) Научные методы в криптографии впервые появились в арабских странах. Арабского происхождения и само слово шифр (от арабского "цифра"). Арабы первыми стали заменять буквы цифрами с целью защиты исходного текста. О тайнописи и её значении говорится даже в сказках «Тысячи и одной ночи». Первая книга, специально посвящённая описанию некоторых шифров, появилась в 855г., она называлась «Книга о большом стремлении человека разгадать загадки древней письменности».

(Слайд 12) Итальянский математик и философ ДЖЕРОЛАМО КАРДАНО написал книгу "О тонкостях", в которой имеется часть, посвященная криптографии.

 Его вклад в науку криптография содержит два предложения:

Первое - использовать открытый текст в качестве ключа.

Второе - он предложил шифр, называемый ныне "Решетка Кардано".

Кроме данных предложений Кардано дает "доказательство" стойкости шифров, основанное на подсчете числа ключей.

Решётка Кардано представляет собой лист из твердого материала, в котором через неправильные интервалы сделаны прямоугольные вырезы высотой для одной строчки и различной длины. Накладывая эту решетку на лист писчей бумаги, можно было записывать в вырезы секретное сообщение. Оставшиеся  места заполнялись произвольным текстом, маскирующим секретное сообщение. Этим методом маскировки   пользовались многие известные исторические лица, кардинал Ришелье во Франции и русский  дипломат  А. Грибоедов. На основе такой решетки    Кардано построил шифр перестановки.

(Слайд 13) Задание «Проверь себя»

(Слайд 14) Увлекались тайнописью и в России.  Используемые шифры - такие же, как в западных странах - значковые, замены, перестановки.

Датой появления криптографической службы в России следует считать 1549 год (царствование Ивана IV), с момента образования "посольского приказа", в котором имелось "цифирное отделение".

Петр I полностью реорганизовал криптографическую службу, создав "Посольскую канцелярию". В это  время применяются для шифрования          коды, как приложения к "цифирным азбукам". В знаменитом "деле царевича Алексея" в обвинительных материалах фигурировали и "цифирные азбуки".

(Слайд 15) Задание «Проверь себя»

(Слайд 16) Много новых идей в криптографии принес XIX век. ТОМАС ДЖЕФФЕРСОН  создал шифровальную систему, занимающую особое место в истории криптографии - "дисковый шифр". Этот шифр  реализовывался с  помощью специального устройства, которое впоследствии назвали шифратором Джефферсона.

В 1817 г. ДЕСИУС УОДСВОРТ сконструировал шифровальное устройство, которое внесло   новый принцип в криптографию. Нововведение состояло в том, что он сделал алфавиты открытого и шифрованного текстов различных длин. Устройство, с помощью которого он это осуществил, представляло собой диск, с двумя подвижными кольцами с алфавитами. Буквы и цифры внешнего кольца были съемными и могли   собираться в любом порядке. Эта шифрсистема реализует периодическую многоалфавитную замену.

(Слайд 17) Способов кодирования информации можно привести  много.

Капитан французской армии ШАРЛЬ БАРБЬЕ разработал в 1819 году систему кодирования ecriture noctrume – ночное письмо. В системе применялись выпуклые точки и тире, недостаток системы её сложность, так как кодировались не буквы, а звуки.

ЛУИ БРАЙЛЬ усовершенствовал систему, разработал собственный шифр. Основы этой системы используются поныне.

(Слайд 18) СЭМЮЕЛЬ МОРЗЕ разработал в 1838 году систему кодирования символов с помощью точки и тире.  Он же является изобретателем телеграфа (1837год) – устройства в котором использовалась эта система. Самое важное в этом изобретении – двоичный код, то есть использованием для кодирования букв только двух символов.

(Слайд 19) Задание «Проверь себя»

(Слайд 20) В конце XIX века криптография начинает приобретать черты точной науки, а не только искусства, ее начинают изучать в военных академиях. В одной из них  был разработан свой собственный военно-полевой шифр, получивший название "Линейка Сен-Сира". Она позволила существенно повысить эффективность труда шифровальщика, облегчить алгоритм реализации шифра Виженера. Именно в этой механизации процессов шифрования-дешифрования и заключается вклад авторов линейки в практическую криптографию.

В истории криптографии XIX в. ярко запечатлелось имя ОГЮСТА КЕРКГОФФСА. В 80-х годах XIX века издал книгу "Военная криптография" объемом всего в 64 страницы, но они обессмертили его имя в истории криптографии. В ней сформулированы 6 конкретных требований к шифрам, два из которых относятся к стойкости шифрования, а остальные — к эксплуатационным качествам. Одно из них ("компрометация системы не должна причинять неудобств корреспондентам") стало называться "правилом Керкгоффса". Все эти требования актуальны и в наши дни.

В XX веке криптография стала электромеханической, затем электронной. Это означает, что основными средствами передачи информации стали электромеханические и электронные устройства.

(Слайд 21) Во второй половине XX века, вслед за развитием элементной базы вычислительной техники, появились электронные шифраторы. Сегодня именно электронные шифраторы составляют подавляющую долю средств шифрования. Они удовлетворяют все возрастающим требованиям по надежности и скорости шифрования.

В семидесятых годах произошло два события, серьезно повлиявших на дальнейшее развитие криптографии.  Во-первых, был принят (и опубликован!) первый стандарт шифрования данных (DES), "легализовавший" принцип Керкгоффса в криптографии. Во-вторых, после работы американских математиков У. ДИФФИ и М. ХЕЛЛМАНА  родилась "новая криптография"— криптография с открытым ключом.

(Слайд 22) Задание «Проверь себя»

(Слайд 23) Роль криптографии будет возрастать в связи с расширением ее областей приложения:

цифровая подпись,

аутентификация и подтверждение подлинности и целостности электронных документов,

безопасность электронного бизнеса,

защита информации, передаваемой через Интернет и др.

Знакомство с криптографией потребуется каждому пользователю электронных средств обмена информацией, поэтому криптография в будущем станет "третьей грамотностью" наравне со "второй грамотностью" - владением компьютером и информационными технологиями.

Весь материал - в архиве.