Исследовательская работа «Приспособления для шифрования»

Муниципальное казённое общеобразовательное учреждение

«Начальная общеобразовательная школа «Радуга»

Исследовательская работа

«Приспособления для шифрования»

Работу выполнили:

ученики 3 «А» класса  

Вебер Мария,

Котвицкая Римма,

Трофимов Артём

Руководитель

учитель начальных классов

Райкова  Светлана Сергеевна

Чернь, 2025 г.

СЛАЙД 1.

Тема: «Приспособления для шифрования»

СЛАЙД 2.

Лишь незначительное количество

 передаваемой по всему миру

информации надежно зашифровано;

остальная же ее часть либо зашифрована

плохо, либо не зашифрована вовсе.

Саймон Сингх «Книга шифров»

СЛАЙД 3.

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

А все ли и всегда должны знать всё?

Конечно, нет.

Люди всегда стремились скрыть свои секреты.

К любой информации, которой обмениваются и хранят люди, могут получить доступ недруги или враги. Весьма часто такая информация является ценной.

К примеру, воры, украв информацию о деньгах, которые хранит человек в банке, могут их украсть.

Такой пример показывает, насколько важно защитить информацию, сделав ее недоступной для посторонних глаз.

Одной из важнейших областей применений математики является криптография - наука о шифрах, т. е. способах преобразования информации, позволяющих скрывать её содержание от посторонних.

СЛАЙД 4.

Гипотеза: Предположим: можно изменить информацию таким образом, что она станет непонятной для всех. Но любой, кто имеет ключ, может её прочитать.

Цель работы: понять цели и принципы шифрования информации, способы их реализации, а также продемонстрировать это на конкретных примерах.

СЛАЙД 5.

Задачи работы:

Изучить основные понятия.

Познакомиться с различными методами шифрования.

Понять принципы шифрования на примере шифрования текстов.

Разработать схему и создать приспособление для шифрования.

СЛАЙД 6.

Этапы работы:

Сбор информации.

Анализ собранной информации.

Написание теоретической части работы.

Разработка и создание приспособлений для шифрования.

Оформление результатов работы.

СЛАЙД 7.

Как гласит известное высказывание: «Кто владеет информацией, тот владеет миром». Неудивительно, что в современном мире средства защиты информации приравниваются к мощнейшему оружию.

Шифрование как способ защиты информации используют органы безопасности, государственные и коммерческие организации, а также простые граждане.

Для начала нам необходимо изучить основные понятия, познакомиться с различными видами и способами шифрования, на примере попытаться воспроизвести приспособление для шифрования.

Многие из вас когда-нибудь играли в разведчиков. В этой игре разведчик должен вести переписку со своими напарниками. Причём он должен делать это так, чтобы никто из посторонних не мог прочитать написанного. Написанное сообщение должно быть понятно только тому, кто его отправил, и тому, кто его получил, но остаться бессмысленным для любого постороннего человека. Для этого надо как-то зашифровать текст письма. В таких случаях используют шифровки.

Шифрование – процесс преобразования открытого текста на основе алгоритма или ключа в шифрованный текст.

Существует много различных способов шифрования, изучением которых занимается криптография.

СЛАЙД 8.

Криптография – наука о методах преобразования (изменения) информации за счет шифрования.

Необходимость скрывать содержимое важных сообщений существует уже тысячи лет. Веками создавались самые различные системы тайной переписки, которыми владели только осведомлённые люди, умевшие как зашифровать текст, так и расшифровать его.

В современном мире шифрование приобретает всё большую популярность. И так как шифров в мире насчитывается огромное количество, то рассмотреть все шифры невозможно.  Поэтому познакомимся с некоторыми из них.

СЛАЙД 9.

Атбаш – древний простой шифр подстановки. Возник в Израиле.

Правило шифрования состоит в замене буквы алфавита: вместо первой писалась последняя, на месте второй – предпоследняя и т.д.

СЛАЙД 10.

Скитала – специальный жезл, на который наматывалась без зазоров и нахлестов полоска папируса. Далее вдоль оси жезла писалось письмо, полоска разматывалась и посылалась адресату. Чтобы прочитать сообщение у получателя должна быть в распоряжении точно такая же скитала. Известен как шифр Древней Спарты.

СЛАЙД 11.

Шифр Френсиса Бэкона – один из наиболее простых методов шифрования. Для шифрования используется алфавит шифра Бэкона: каждая буква слова заменяется группой из пяти букв «А» или «В» (двоичный код), которые можно сопоставить с 0 и 1. затем секретное послание прячется в открытом тексте, с помощью одного из способов сокрытия сообщений.

СЛАЙД 12.

Квадрат Полибия – способ кодирования букв алфавита. С его помощью можно было передавать любую информацию. Он записывал алфавитные буквы в квадратную таблицу и заменял их координатами.  Устойчивость этого шифра была велика. Основная причина - возможность постоянно менять в квадрате последовательность букв.

СЛАЙД 13.

Диск Альберти -  устройство из двух скрепленных в центре дисков, каждый из которых имел алфавит, написанный по краю, и мог поворачиваться относительно другого диска.

Шифровальное колесо Болтона – известное шифровальное устройство, которое было создано по схеме Леона Альберти. Это устройство производило простую замену одной буквы другой.

СЛАЙД 14.

Шифр Виженера – состоит из последовательности нескольких шифров Цезаря с различными значениями сдвига.

СЛАЙД 15.

Цилиндр Джефферсона -  устройство, представляло собой 36 вращающихся дисков на одной оси, на каждом из которых в произвольном порядке были написаны буквы, составляющие сообщение на одной линии. Каждый диск был отмечен уникальным номером, и их порядок выступал ключом шифрования.

СЛАЙД 16.

Диск Энея – диск диаметром 10-15 см. с отверстиями по числу букв алфавита. Для записи сообщения нитка протягивалась через отверстия в диске, соответствующим буквам сообщения. При чтении получатель вытягивал нитку, и получал буквы в обратном порядке.

Линейка Энея  - инструмент, осуществляющий шифр замены. Вместо диска использовалась линейка с отверстиями по числу букв алфавита, катушкой и прорезью. Для шифрования нить протягивалась через прорезь и отверстие, после чего на нити завязывался очередной узел.

Книжный шифр Энея, ключом которого является некая книга, в ней делают малозаметные дырки рядом с буквами. Такая книга должна быть и у отправителя, и у получателя абсолютно идентичная (одинаковая).

СЛАЙД 17.

Значительный толчок криптографии дало изобретение телеграфа.  Телеграф – система связи передачи сообщений при помощи электрических сигналов. Телеграф был изобретен в 1837 году Сэмюэль Морзе, а также удивительный код (Азбука Морзе). Информация кодируется тремя «буквами»: длинный сигнал (тире), короткий сигнал (точка), отсутствие сигнала (пауза) для разделения букв.

СЛАЙД 18.

В начале 1920-х годов практически одновременно в разных странах появляются электромеханические шифрующие машины, использующие принципы криптографического диска и автоматизирующие процесс шифрования.
        Во время Первой мировой войны криптография становится одним из инструментов ведения войны.

С появлением счетно-вычислительных машин, а потом и более современных электронно-вычислительных машин (ЭВМ) изменился подход к построению шифровальных устройств. В настоящее время вся современная криптография основывается на использовании программно-аппаратных устройств.

В современном мире криптографические модули сопровождают жизнь человека. Они находятся практически во всех устройствах:

- Аппаратура связи (предотвращают прослушивание разговоров)

- Банковские карты (обеспечивают невозможность получения доступа к чужому банковскому счету и кражи денег)

 - интернет (обеспечивает контроль доступа к содержимому ресурсов только для разрешенных пользователей)

С каждым годом компьютерная информация играет все более важную роль в нашей жизни, и все большую актуальность приобретают проблемы ее защиты. Одним из способов обеспечения безопасности данных является криптография, то есть шифрование данных.

СЛАЙД 19.

Мы предложили одноклассникам разные приспособления для шифрования: Диск Энея, квадрат Полибия и шифр Виженера.

Самым быстрым и простым для шифрования и для расшифровки оказался квадрат Полибия. Диск Энея и шифр Виженера по сложности шифрования равноценны, а по расшифровке диск Энея показался нам немного сложнее.

СЛАЙД 20.

Мы рассмотрели историю шифрования с Древних времен по сегодняшний день. Узнали, как шифровали важные сведения спартанцы. А также как шифрование переросло в науку криптографию.  Мы показали, как важно защищать ценную информацию и как широко используется криптография в современном мире.

Практическое применение нашего приспособления для шифрования очень просто: это наглядный материал для изучения шифрования на уроках информатики, а также наши одноклассники смогут также создать это приспособление и мы сможем общаться друг с другом при помощи зашифрованных сообщений.