Кто разгадывает шифры профессия

Обновлено: 17.05.2024

Цель урока: рассмотреть с обучающимися различные методы шифрования информации.

Задачи:

Образовательные:
- расширение кругозора детей за счет использования знаний межпредметных областей;
- формирование первичных представлений об идеях и методах математики, как форме описания и методе познания действительности.
- развитие умения работать с литературой;
- развитие аналитического мышления.
- воспитание умения работать в коллективе: выслушивать мнение других обучающихся и отстаивать свою точку зрения.
Методы обучения: словесный, наглядный, деятельностный

Формы обучения: групповая

Средства обучения: доска, компьютер, мультимедийный проектор, экран, тетради, средства для письма (на экран выводятся изображения исторических личностей, ключи шифров, репродукции полотен художников).

В результате изучения обучающиеся должны знать и уметь:
– знать простейшие виды шифрования;
– записывать информацию в виде шифра;
– иметь представление о тех видах человеческой деятельности (2-3 вида), где используются шифры (только после изучения темы).

Необходимые для работы термины:

Шифр – какая-либо система преобразования текста с секретом (ключом) для обеспечения секретности передаваемой информации.
Шифрование – обратимое преобразование информации в целях сокрытия от неавторизованных лиц, с предоставлением, в это же время, авторизованным пользователям доступа к ней.
Криптогра́фия (от др.-греч. κρυπτός — скрытый иγράφω — пишу) — наука о методах обеспечения конфиденциальности, шифрах.

Содержание занятия

1. Вступительное слово педагога

Во время своего рассказа учитель задает ребятам наводящие вопросы.

Цель: сформулировать цель и задачи урока совместно с учащимися, заинтересовать их темой занятия, определить предварительные знания учащихся по этой теме

2. Основная часть

Цель: познакомить учащихся с основными методами шифрования информации.

Чаще всего шифры применялись в военной области и дипломатии: сначала ими пользовались пираты, отмечая расположение кладов, алхимики, купцы, заговорщики. Впоследствии, дипломаты, стремящиеся сохранить тайны переговоров, военачальники, скрывающие от противника отданные распоряжения, разведчики и другие. Первые шифры были очень несложными. Рассмотрим самые известные из них.

Работа с учащимися

Мы с вами познакомимся с простой литореей, которая заключается в следующем: поставив согласные буквы в два ряда, употребляют в письме верхние буквы вместо нижних и наоборот, причём гласные остаются без перемены.

б в г д ж з к л м н
щ ш ч ц х ф т с р п

Задание №1 для учащихся: расшифровать известное стихотворение А. Барто

Шылкунас цотсацгит юпый
Чошомис оп о кмуце.
Оп цотафышас л кмищупы:
– Пухеп кмуц шлечца, шефце!
Пар шесик кмуцикля втоса,
Угик экору окмяц…
– Ноцпири щурахту л носа –
Тмитпус тко-ко иф мещяк.
По кук цотсацгит ромбикля:
– Па эко елкь ущомбида!

Выступал докладчик юный,
Говорил он о труде.
Он доказывал с трибуны:
– Нужен труд всегда, везде!
Нам велит трудиться школа,
учит этому отряд….
– Подними бумажки с пола –
Крикнул кто-то из ребят.
Но тут докладчик морщится:
– На это есть уборщица!

Задание №2 для учащихся: Зашифровать одно из известных детских стихотворений по выбору учащегося.

Выступление группы 2 с рассказом об истории Марии Стюарт

Субботним утром 15 октября 1586 года Мария Стюарт, королева Шотландии, была обвинена в государственной измене. Ей вменяли в вину организацию заговора с целью убийства королевы Елизаветы I, чтобы завладеть короной Англии. Сэр Фрэнсис Уолсингем, государственный секретарь королевы Елизаветы I, уже арестовал других заговорщиков, добился от них признания и казнил. Теперь он собирался доказать, что Мария была душой заговора, а посему наравне с ними виновна и наравне с ними заслуживает смерти. Королева Мария и предводитель католиков – аристократов Энтони Бабингтон пользовались шифром простой замены, в котором каждая буква исходного текста заменяется, в соответствии с ключом, другим символом. Такой вид шифрования был очень распространен в тот период и считался достаточно надежным. К сожалению, лучший криптоаналитик Елизаветы, Томас Фелиппес был экспертом в частотном анализе и смог расшифровать переписку заговорщиков без особых трудностей.

Работа с учащимися

Так как королева Мария Стюарт в основу своего шифра положила английский алфавит, то для нас с вами он является не очень удобным. Мы составим его аналогию. Каждой букве положим в соответствии определенный символ (составляется вместе с детьми). Потому шифр называется символическим.

Тайнопись древних цивилизаций

Самым древним свидетельством применения шифра (около 4000 до н.э.) ученые считают древнеегипетский папирус с перечислением монументов времен фараона Аменемхета II. Безымянный автор видоизменил известные иероглифы, но, скорее всего, не для сокрытия информации, а для более сильного воздействия на читателя.

Фрагмент хирургического папируса, одного из наиболее важных медицинских текстов Древнего Египта

Еще один известный шифр – древнесемитский атбаш, приблизительно 600 г. до н.э. Здесь информацию запутывали самым простым способом − с помощью подмены букв алфавита. Криптограммы на атбаше встречаются в Библии.

А в Древней Спарте пользовались скиталой – шифром из цилиндра и обвивающей его полоски пергамента. Текст писали в строку на пергаменте. После разматывания ленты текст превращался в шифр, прочитать который было возможно, только имея цилиндр такого же диаметра. Можно сказать, что спартанская скитала стала одним из первых криптографических устройств.

Шифр Цезаря со сдвигом на 3: A заменяется на D, B заменяется на E и так далее. Z заменяется на C

Одним из первых документально зафиксированных шифров является шифр Цезаря (около 100 г. до н.э.). Его принцип был очень прост: каждая буква исходного текста заменялась на другую, отстоящую от нее по алфавиту на определенное число позиций. Зная это число, можно был разгадать шифр и узнать, какие тайны Цезарь передавал своим генералам.

Тарабарщина, цифирь и другие шифры

Работы арабских ученых способствовали появлению полиалфавитных шифров, более стойких к расшифровке, в которых использовались сразу несколько алфавитов. Однако люди Средневековья продолжали пользоваться простыми шифрами, основанными на замене букв другими буквами или цифрами, неправильном написании букв и т.д. В Средние века в Европе считалось, что криптография была тесно связана с магией и каббалой.

Интересно, что в Древней Руси тоже были свои способы тайнописи, например литорея, которая делилась на простую и мудрую. В мудрой версии шифра некоторые буквы заменялись точками, палками или кругами. В простой литорее, которая еще называлась тарабарской грамотой, все согласные буквы кириллицы располагались в два ряда. Зашифровывали письмо, заменяя буквы одного ряда буквами другого.

Тайнопись XVI века, в основе которой числовые значения церковнославянских букв

В эпоху Возрождения криптография переживает подъем. Начинается период формальной криптографии, связанный с появлением формализованных, более надежных шифров. Над некоторыми загадками ученых Ренессанса криптографы последующих лет бились столетиями.

Шифровальный диск Леона Альберти

Здесь стоит упомянуть такое явление, как стеганография, которому в работе Альберти также было уделено внимание. Если с помощью шифра пытаются утаить смысл информации, то стеганография позволяет скрыть сам факт передачи или хранения данных. То есть текст, спрятанный с помощью этого метода, вы примите за картинку, кулинарный рецепт, список покупок или, например, кроссворд. Или вообще не увидите его, если он будет написан молоком, лимонным соком или с помощью особых чернил. Часто методы стеганографии и криптографии объединялись в одном послании.

Эпоха шифровальных машин

Промышленная революция не обошла вниманием и криптографию. Около 1790 года один из отцов – основателей США Томас Джефферсон создал дисковый шифр, прозванный позже цилиндром Джефферсона. Этот прибор, основанный на роторной системе, позволил автоматизировать процесс шифрования и стал первым криптоустройством Нового времени.

Шифровальный цилиндр Томаса Джефферсона

Большое влияние на шифровальное дело оказало изобретение телеграфа. Прежние шифры вмиг перестали работать, при этом потребность в качественном шифровании только возрастала в связи с чередой крупных военных конфликтов. В XIX-XX веках основные импульсы для развития криптографии давала именно военная сфера. С 1854 года британские военные применяют шифр Плейфера, в основе которого – шифрование биграмм, или пар символов. Этот шифр использовался до начала Второй мировой войны.

Криптография для всех

С распространением компьютеров криптография выходит на новый уровень. Мощности новых устройств позволяют создавать на порядки более сложные шифры. Шифр или код становится языком общения между компьютерами, а криптография становится полноценной гражданской отраслью. В 1978 году разрабатывается стандарт шифрования DES, который стал основой для многих современных криптографических алгоритмов.

Параллельно независимые криптоаналитики разрабатывают способы шифрования, которыми могли бы пользоваться все желающие – так называемую открытую криптографию. Особенно актуально это стало с развитием интернета, где вопрос конфиденциальности информации встал очень остро. Первой криптосистемой с открытым ключом считается созданный в 1977 году алгоритм RSA, название которого является акронимом имен создателей – Риверста, Шамира и Адельмана. А в 1991 году американский программист Филипп Циммерман разрабатывает популярнейший пакет PGP с открытым исходным кодом для шифрования электронной почты.

Распространение доступного интернета по всему миру невозможно представить без криптографии. С появлением мессенджеров, социальных сетей, онлайн-магазинов и сайтов государственных услуг передача персональной информации в сети происходит без остановки и в огромных количествах. Сегодня мы сталкиваемся с криптографией ежедневно, когда вводим пароль от почтового сервиса, узнаем статус покупки онлайн или делаем денежный перевод через приложение банка. Криптография прошла гигантский путь от простых шифров древности к сложнейшим криптосистемам. Будущее этой науки творится на наших глазах – очередная революция в шифровании произойдет с появлением квантовых суперкомпьютеров, разработка которых уже ведется.

Анастасия Ашаева

Кандидат исторических наук, старший научный сотрудник Музея криптографии

Атбаш

Квадрат Полибия

Шифр Цезаря

Известный шифр Античности получил имя самого известного политического деятеля и полководца Древнего мира неспроста. Юлий Цезарь мог одновременно не только писать, читать, диктовать и слушать, но и шифровать. Своим потомкам в наследство он оставил великую Римскую империю и шифр, которым, по свидетельствам античных авторов, императоры пользовались почти до самого падения империи.

Интересный факт: шифр Цезаря лег в основу многих более сложных шифров и использовался вплоть до начала XX века, когда были изобретены первые шифровальные машины. И по сей день этот шифр считается наиболее важным и значимым в истории криптографии.

Опыт всему учитель

Пришел, увидел, победил

Русская литорея

Век живи — век учись

Без труда не выловишь и рыбку из пруда

Не плюй в колодец, пригодится воды напиться

Шифр Виженера

Новую эру в криптографии знаменует открытие полиалфавитного шифра, известного также как шифр Виженера. Описанный в 1586 году французским дипломатом Блезом де Виженером, шифр долго оставался нераскрытым, пережив множество усложнений и модификаций и став своеобразным мостиком для изобретения первых механических шифровальных машин. Для шифрования использовалась специальная таблица, в которой количество строк и столбцов соответствовало количеству букв в алфавите. Таким образом, каждая буква в исходном тексте сдвигается по алфавиту на разное количество символов и количество сдвигов каждой буквы задается специальным ключом (ключевым словом).

Интересный факт: Несмотря на то что шифр носит имя Виженера, сам Виженер его не изобретал. Шифр был придуман в 1466 году итальянским гуманистом, ученым и архитектором Леоном Баттистой Альберти. Вклад в его развитие внесли современники Альберти, среди которых — немецкий гуманист и аббат Иоганн Тритемий и итальянский ученый Джованни Баттиста Беллазо. Виженер же просто описал все известные ему способы шифрования, а в XIX веке за шифром прочно закрепилось имя Виженера, под которым он известен и по сей день.

Для многих игр с детьми — и настольных, и онлайновых, и ролевых — можно использовать шифры. Это не только вызывает у детей интерес, но и развивает внимание, аккуратность, абстрактное мышление, навыки устного счета и осмысленного чтения.

Конечно, этим же можно заниматься с детьми и в семье. Но сразу хочу предупредить родителей: если дети втянутся, то поначалу вам придется то и дело разгадывать их зашифрованные записки и отвечать им тем же. Иначе говоря — поддерживать формат развивающей интеллектуальной игры.

История, которую предварительно нужно рассказать детям

Шифрование — то есть сокрытие информации — появилось еще в древние времена. А уж когда возникли государства, армии, войны, разведка — то возникла необходимость тайно передавать какие-то сведения, чтобы, если вдруг они попадутся в руки врагу, тот ничего бы не понял. Нужны были тайные знаки, чтобы узнавать своих. Например, разрезали на части монету. Люди могли никогда друг друга не видеть, но если посланец предъявлял свою половинку, и при наложении обе части совпадали, значит, это свой.

И оба понимали, что они — единоверцы. А со стороны никто бы ничего не понял.

Еще в старину часто использовали шифр, когда буквы в слове писались в зеркальном отражении. Прочитать такой текст можно было, только поднеся его к зеркалу:

Но это всё довольно простые шифры, которые очень легко разгадать. А были и посложнее, о них-то пойдет речь.

Криптография и стеганография

Например, используем так называемые стеганографические решетки. Это прямоугольные рамки, в которых хаотично прорезаны квадратики. Вот так:

Полезное упражнение: сделать вместе с детьми такие решетки (две одинаковых) и обмениваться тайными посланиями. Чтобы решетки получились полностью одинаковыми, нужно сперва сделать одну, потом наложить на кусок картона такого же размера, обвести карандашом все прорези и вырезать их ножницами. Если дети совсем маленькие, процесс, конечно, следует контролировать.

Какие бывают шифры

Конечно, здесь речь идет не о современных способах шифровки, которые основаны на очень серьезных математических методах и реализуются с помощью специальных компьютерных программ. С детьми мы занимаемся старинными шифрами, где для расшифровки достаточно лишь бумаги, ручки и мозгов.

Такие шифры делятся на две группы — перестановочные и подстановочные.

Идея перестановочных шифров — мы по какому-то правилу переставляем местами буквы в шифруемой строке. Если заранее знать, какое это правило (или догадаться), то можно переставить буквы так, чтобы получить исходную строку.

Полезное упражнение: придумать вместе с детьми такие алфавиты, где каждой русской букве соответствует какой-то значок. Например, так:

Или, например, так:

Важное замечание

Простейшие перестановочные шифры

Пробел, обозначаемый знаком нижнего подчёркивания, тоже считается знаком — таким же, как и буквы.

Расшифровка делается точно так же, как и зашифровка: выделяем группы по два знака и внутри групп меняем их местами:

Обратите внимание: у нас встретилось в шифровке два пробела подряд. Надо замечать такие вещи и понимать, что это ДВА пробела.

Расшифровка происходит точно так же, как и зашифровка: с начала строки, т.е. слева направо, выделяем группы по три знака, и записываем в каждой группе их справа налево:

Обратите внимание: на конце строки может остаться один знак, не попавший в группу по три, и тогда мы его не трогаем, или два знака, и тогда мы просто меняем их местами.

Разумеется, ничто не мешает делать перестановки по четыре знака, по пять, и так далее. Очень хорошо, если дети самостоятельно додумаются до этой идеи. Но практика показывает, что такое бывает нечасто, перестановок по два и по три обычно вполне достаточно и для занятий, и для игр.

Простейшие подстановочные шифры

Можно, конечно, применять придуманные алфавиты, а можно по определенному правилу подставлять вместо шифруемой буквы другую букву русского алфавита.

Обратите внимание — здесь пробел можно не обозначать нижним подчеркиванием, потому что при подстановочных шифрах пробел остается пробелом.

И, конечно, для работы с подстановочными шифрами нужно хорошо помнить алфавит. Если наизусть его не помнят, не грех пользоваться бумажкой:

Буквы алфавита тут пронумерованы, и это не случайно. В некоторых шифрах, более сложных, нужно использовать порядковый номер буквы.

Есть и более сложные шифры — и подстановочные, и перестановочные — которые тоже можно освоить с детьми и применять для игр. Но об этом в другой раз.

Как применять шифры для игр

Причем изучать не за один раз. Сперва можно поговорить про старинные шифры, в другой раз — про стегагографические решетки (и обязательно своими руками сделать пару таких решеток). Потом — посочинять свои алфавиты и обязательно писать друг другу письма с их помощью. И только потом можно осваивать перестановочные шифры, затем — подстановочные.

С какого возраста можно обучать детей шифрам? Это зависит от их развития. Мне и с шестилетками приходилось этим заниматься. Но общий принцип — начинать надо тогда, когда ребенок уже вполне бегло читает и пишет, то есть обычно это со второго класса.

И, конечно, все эти навыки тут же надо применять к играм. Например, освоили перестановочный шифр — тут же рисуем (вместе с ребенком!) карту какой-нибудь волшебной страны и подписываем перестановочным шифром название городов, стран, рек, морей.

Или придумываем каких-то героев (можно взять просто традиционных героев русских сказок) и придумываем их зашифрованную переписку. Например, Лиса пишет зайцу:

РПХИДО_ИОКМ_ЕНЯ_Д_МАТ_БЕ_ЕТС_ОКВСУЫН_ХОМКРВОКО

(Приходи ко мне, я дам тебе сто вкусных морковок)

Ребенок расшифровывает это письмо Лисы и пишет ответ Зайца:

ЕНВ_РЕ_Ю_ЯЕТЕБЛ_СИ_АЫТМ_НЕ_ЯЪССЕЬТХ_ЧОШЕЬ

(Не верю я тебе, ты меня съесть хочешь)

И дальше продолжается эта переписка.

Можно еще сочетать творческие игры, где ребенок сочиняет какие-то истории, с заданиями на шифровку. Допустим, он сочиняет сказку про детектива Кролика, который расследует похищение Медведя и обнаруживает в его опустевшей берлоге зашифрованную записку. Какую? А это ребенок придумает сам. И зашифрует.

Очень хорошо придумывать вместе с ребенком какие-нибудь настольные игры-бродилки, где что-то надо расшифровывать. Например, это может быть игра, которую мы делаем в подарок каким-то другим детям. Младшим братьям или сестрам, друзьям, одноклассникам.

В общем, навыки шифрования — это полезный инструмент, который можно применять для самых разных игр и развивающих активностей. Это как соль — она ценна не сама по себе, а как приправа для пищи.

Внеклассное мероприятие

Литвинова Юлия Николаевна,

Цель: развитие интереса учащихся к изучению основ криптографии с целью ее применения для защиты информации.

Обучающие задачи:

- ознакомить учащихся с понятиями защита информации, криптография, шифрование, дешифрование и др.;

- научиться кодировать и декодировать информацию;

- объяснить практическую значимость темы.

Развивающие задачи:

- развить алгоритмическое мышление учащихся;

- уметь применять знания в жизни;

- развить навыки работы с инструкционной картой.

Воспитательные задачи:

- уметь работать сообща, в группе;

- уметь высказывать свои мысли по теме.

Форма работы: индивидуальная, командная.

Методы обучения: объяснительно-иллюстративный, проблемный, интерактивный, практический.

Средства и оснащения игры: компьютер, проектор, презентация, раздаточный материал.

Предварительная подготовка: игра проводится после курса бесед и занятий по видам шифров.

Организационный момент: создание рабочего настроя.

Учитель: Добрый день, дорогие друзья! Я желаю вам работать дружно, открыть что-то новое. Пусть сегодняшняя игра принесет нам всем радость общения. Сегодня, ребята, вас ожидает много интересных заданий, новых открытий, а помощниками вам будут: внимание, находчивость, смекалка.

Определение темы, постановка целей и задач игры.

Слово учителя: Общество, в котором живёт человек, на протяжении своего развития имеет дело с информацией. Она накапливается, перерабатывается, хранится, передаётся. Существует секретная информация, которой владеют лишь ограниченный круг специалистов. Люди всегда стремились скрыть от посторонних свои секреты. Поэтому появилась необходимость шифровки информации и стала развиваться наука криптография.

Криптография - (от др.-греч. скрытый и пишу) — наука о методах обеспечения конфиденциальности (невозможности прочтения информации посторонним) и аутентичности (целостности и подлинности авторства, а также невозможности отказа от авторства) информации, тайнопись, специальная система изменения обычного письма, используемая с целью сделать текст понятным лишь для ограниченного числа лиц, знающих эту систему.

Вопрос: Какая информация должна быть зашифрована?

Проблема использования криптографических методов защиты информации в настоящий момент особенно актуальна. Шифровать необходимо ту информацию, которая нуждается в защите.

- врачебная тайна и др.

Вопрос: Люди какой профессии этим занимаются? Правильно, криптографы.

Криптограф - специалист в области криптографии.

Вопрос: Какими качествами должны обладать люди этой специальности?

- внимательность, широкий кругозор;

Сегодня вы попробуете свои силы в области кодирования и декодирования информации, опираясь на все эти качества. Но вначале ответьте на вопросы:

- Для чего кодируют информацию? (для хранения и передачи)

- Можно ли кодировать информацию изображениями? (да)

- Что кодируется нотами? (звук, музыка)

- Является ли алфавит кодовой таблицей? (да)

- Какие два знака используются в азбуке Морзе? (точка, тире)

Задания игры

Конкурс 1. Распределение на команды.

Команды 5а и 5б класса придумывают названия

Конкурс 2. Разминка. (Слайд 5-6)

Под длиной слова понимается количество букв в нём. Слово длины k называется компактным, если из его букв можно сложить осмысленные слова. Например, для слова САЛОН можно создать новые слова: ас, сон, слон.

Сложите слова как можно большей длины из букв слова Криптография. Побеждает команда, в словах которой больше букв.

(Например: кит, пот, граф, кот, крот, торф, рог, гора, пир,

Распределяем задания между классами:

Стойкий шифр

Этот шифр изобретался несколько раз разными людьми.

Метод взлома этого шифра носит фамилию человека, придумавшего его на 9 лет позже, чем Чарльз Бэббидж.

О каком шифре идет речь?

Старинный шифр

етивафла в ми еынжолоповиторп ан ястюянем ывкуб шабта ерфиш в

Какое слово зашифровано с помощью геометрического шифра?

Какое слово зашифровано с помощью геометрического шифра?

КРИПТОАНАЛИЗ

Кто это сказал?

17211920331210, 561316–2016 810206111912166!

Неизвестный ключ

ФТСНСМФХЕЛЗ, ХСОЯНС ФТСНСМФХЕЛЗ!

Каков ключ этого шифра, если при шифровке сдвиг происходил вправо по алфавиту? В качестве ответа выведите наименьшее подходящее число.

С помощью шифра Цезаря с ключом 3 зашифрована фраза Карлсона "Спокойствие, только спокойствие!"

Как-то раз в Простоквашино.

Матроскин оставил Шарику зашифрованную записку – это была полоска, на которой были записаны такие буквы: ПЮКОТТЗЕЫДББРЯААШЛВАБЛРЕЯИС.

поздравляю тебя шарик ты балбес

Футбольный шифр

За какую сборную выступал футболист, чье имя зашифровано на этом рисунке?

Решетка Кардано

По ходу решения заданий разъясняется значение слова криптоанализ, объясняются приемы дешифровки.

Читайте также: