Внеклассное мероприятие по информатике на тему «Основы криптографии»
Раздел программы: “ Кодирование информации ”
Тема: «Основы криптографии»
Форма работы: фронтальная, индивидуальная
Методы: объяснительно-иллюстративный, частично-поисковый
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.
Слайд 1. «Основы криптографии»
В последнее время все больше внимания уделяют обеспечению безопасности коммуникаций, хранения данных, конфиденциальности доступа к данным и подобным аспектам. Предлагаются многочисленные решения, как на аппаратном уровне, так и на уровне программного обеспечения.
Отметим, что использование шифрования данных отнюдь не гарантирует конфиденциальности этих данных. Простейшим примером является перехват зашифрованного сообщения, определение блока/блоков, соответствующих времени отсылки, и использование затем этого же зашифрованного сообщения, но с другим временем отсылки. Этот прием может быть использован для фальсификации сообщений между банками, например для перевода сумм денег на счет злоумышленника.
Криптография лишь предоставляет алгоритмы и некоторые приемы для аутентификации клиента и шифрования информации. А как вообще появилось шифрование?
Слайд 2.
Криптогра?фия (от др.-греч. κρυπτ?ς — скрытый и γρ?φω — пишу) — наука о методах обеспечения конфиденциальности (невозможности прочтения информации посторонним) и аутентичности (целостности и подлинности авторства, а также невозможности отказа от авторства) информации.
Слайд 3.
Криптоанализ (от др.-греч. κρυπτ?ς — скрытый и анализ) — наука о методах расшифровки зашифрованной информации без предназначенного для такой расшифровки ключа.
Наиболее известными шифрами являются:
Слайд 4: Шифр скитала
Ликург -царь Спарты из рода Эврипонтидов, правивший в 220 — 212 до н. э.
В криптографии скитала (или сцитала от греческого σκυτ?λη, жезл), известный также как шифр Древней Спарты, представляет собой прибор, используемый для осуществления перестановочного шифрования, состоит из цилиндра и узкой полоски пергамента, обматывавшейся вокруг него по спирали, на которой писалось сообщение. Античные греки и спартанцы в частности, использовали этот шифр для связи во время военных кампаний.
Слайд 5: Шифр Цезаря
Гай Ю?лий Це?зарь (100 год до н. э. - 44 года до н. э.)-древнеримский государственный и политический деятель, диктатор., полководец,писатель.
Шифр Цезаря, также известный, как шифр сдвига, код Цезаря или сдвиг Цезаря — один из самых простых и наиболее широко известных методов шифрования.
Слайд 6: Франсуа? Вие?т
Франсуа? Вие?т (1540 – 1603) — французский математик, основоположник символической алгебры.
При королевском дворе Франсуа Виет проявил себя как талантливый специалист по расшифровке сложных шифров (тайнописи), которыми пользовалась инквизиторская Испания в войне против Франции. Благодаря своему сложному шифру воинствующая Испания могла свободно сноситься с противниками французского короля даже внутри Франции, и эта переписка все время оставалась неразгаданной.
Как и следовало ожидать, после расшифровки французами перехваченных испанских секретных донесений испанцы стали терпеть одно поражение за другим. Испанцы долго недоумевали по поводу неблагоприятного для них перелома в военных действиях. Наконец, из тайных источников им стало известно, что их шифр — для французов уже не секрет и виновник его расшифровки — Франсуа Виет. Испанская инквизиция объявила Виета богоотступником и заочно приговорила ученого к сожжению на костре, однако выполнить свой варварский план не смогла.
Слайд №7: Джон Валлис
В широкое употребление термин «криптография» ввел английский математик, один из предшественников математического анализа как науки, Джон Валлис.
В 1655 году Валлис издал большой трактат «Арифметика бесконечного» , где ввёл придуманный им символ бесконечности. В книге он сформулировал строгое определение предела переменной величины, продолжил многие идеи Декарта, впервые ввёл отрицательные абсциссы, вычислил суммы бесконечных рядов — по существу интегральные суммы, хотя понятия интеграла тогда ещё не было.
Слайд №8: Леон Батиста Альберти
Батиста Альберти, итальянский архитектор, скульптор, теоретик искусства, художник и музыкант. Он совершил революционный прорыв в европейской криптографической науке в XV веке. В области криптографии заслугой Альберти стали 25 страничный «Трактат о шифрах» - он опубликовал первую в Европе книгу, посвященную криптоанализу, и изобрел устройство, реализующее шифр многоалфавитной замены, получившее название «диск Альберти».
Слайд №9: Уильям Фридман
Американский криптограф, один из основоположников современной научной криптографии. Во время Первой мировой войны Фридман служил в американской криптографической службе, в том числе и дешифровальщиком. Помимо криптоаналитической работы Фридман занимался преподаванием курса криптографии для армейских офицеров. К 1918 году им был подготовлен цикл из восьми лекций для слушателей. Всего Фридман написал 3 учебника по военной криптографии и ряд научных работ по анализу кодов и шифров, также им разработано 9 шифрмашин. Фридман продемонстрировал эффективность теоретико-вероятностных методов при решении криптографических задач. Принимал участие в разработке и оценке стойкости ряда американских шифраторов. Накануне и во время Второй мировой войны добился значительных успехов в дешифровании японских сообщений.
Слайд №10: Виды шифров
Таким образом основными видами шифров являются:
- одноалфавитная замена
- многоалфавитная замена
Слайд 11: Одноалфавитная замена
Одноалфавитная замена — это система шифрования, в которой для сокрытия букв открытого сообщения используется единственный шифралфавит.
В Европе к началу XV в. в качестве способа маскировки информации чаще всего применялись одноалфавитные шифры. При одноалфавитной замене в качестве эквивалентов могут также использоваться особые символы или цифры. В одноалфавитном шифре буква может не только заменяться на букву; в нем буква может передаваться несколькими эквивалентами.
Слайд 12: Шифр сдвига (шифр Цезаря)
Шифр сдвига (Шифр Цезаря)
Одной из самых ранних и самых простых разновидностей шифра, в котором используется замена букв, является шифр замены Цезаря. Этот шифр носит имя Гая Юлия Цезаря, который пользовался им для шифрования сообщений во время своих успешных военных кампаний в Галлии (на территории, охватывающей современную Францию, Бельгию, часть Нидерландов, Германии, Швейцарии и Италии).
Алфавит открытого текста: А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я
Шифралфавит: Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я А Б В
Слайд 13: Многоалфавитная замена
Многоалфавитная замена — это способ образования шифра с использованием нескольких алфавитов замены.
Такой способ позволяет криптографам скрывать слова и предложения своего исходного сообщения среди значений нескольких уровней букв.
Слайд 14: Табула ректа Тритемия.
Эта таблица стала одной из первых геометрических фигур, использовавшихся для размещения в ней алфавитов, чисел и символов с целью шифрования, и важным шагом вперед, поскольку показывала все свои шифралфавиты одновременно.
Тритемий назвал свой метод «квадратной доской», так как 24 буквы алфавита располагались в квадрате, содержащем 24 строки. Здесь показана часть этой таблицы.
Таблица получается путем сдвига обычного алфавита в каждой следующей строке на одну позицию влево. Буквы i и j,равно как и и v, считались идентичными. Эту операцию можно было бы с полным основанием назвать самым первым последовательным ключом, благодаря которому поочередно используется каждый алфавит, прежде чем какой-нибудь из них появится повторно.
Криптографические преимущества многоалфавитных шифров и последовательного ключа способствовали широкому распространению этого способа шифрования.
Слайд 15: Практическая задача.
С 1991 г. Институт криптографии, связи и информатики Академии ФСБ
Российской Федерации проводит ежегодные олимпиады по криптографии и
математике для школьников г. Москвы и Подмосковья. Вашему вниманию предлагается одна из задач олимпиады:
Дано зашифрованное сообщение:
Найдите исходное сообщение, если известно, что шифр-преобразование заключалось в следующем. Пусть корни трехчлена - .К порядковому номеру каждой буквы в стандартном русском алфавите(33 буквы) прибавлялось значение многочлена, вычисленное либо при , либо при (в неизвестном нам порядке), а затем полученное число заменялось соответствующей ему буквой.
Слайд 16: Решение задачи.
Легко видеть, что.
Отсюда - корни многочлена
.Получаем
Ответ: ТАК ДЕРЖАТЬ
Слайд 17. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!
