Кодовете и шифрите: тайни съобщения
Ще научиш как работят шифърът на Цезар, морзовата азбука и Енигма и как се разбиват тайни съобщения.
Бип-бип, Робко е тук! Имам за теб съобщение: ЛПЕ. Изглежда като безсмислица, нали? До края на урока ще го разчетеш сам.
История от живота
През Втората световна война германската армия ползвала машина Енигма, която можела да шифрира съобщенията по огромен брой различни начини (число с повече от 20 цифри). Още през 1932 г. полският математик Мариан Реевски намерил пролука в нея. По-късно в британското имение Блечли Парк хиляди хора, сред тях математикът Алън Тюринг, работели тайно. Те построили електромеханични машини, наречени бомби, които пробвали ключове много по-бързо от човек. Историците смятат, че разчетените съобщения са помогнали войната да свърши по-рано. Години наред всичко това било държавна тайна.
Разбери го стъпка по стъпка
- Код или шифър
Код заменя цели думи или идеи със символи, например светофар или морзова азбука. Шифър променя буквите по правило, което зависи от ключ. Без ключа текстът изглежда като каша.
- Шифърът на Цезар
Юлий Цезар измествал всяка буква с 3 места: А става Г, Б става Д. Ключът е числото 3. Проблем: при 30 букви има само 29 полезни ключа и можеш да ги пробваш всички за минути.
- Морзовата азбука
Самюъл Морз и колегите му създали код от точки и тирета за телеграфа. През 1844 г. е изпратено прочутото съобщение по линията Вашингтон - Балтимор. Най-честите букви са най-кратки: E е само една точка.
- Честотен анализ
Арабският учен Ал-Кинди описал още през 9 век как се разбива шифър със заместване: брои се кои знаци са най-чести. В английски текст най-честата буква е E, така че най-честият знак в шифъра вероятно е E.
- Шифрите днес
Всеки път, когато телефонът ти праща съобщение или отваряш сайт с катинарче, работи шифриране. Днес ключовете са толкова дълги числа, че дори суперкомпютър не може да ги налучка.
Представи си така: Шифърът е като ключалка, а ключът е като ключ за нея. Цезар имал ключалка с 29 възможни ключа, които крадец може да пробва един по един. Съвременното шифриране е ключалка с повече ключове, отколкото са песъчинките на Земята.
- около 400 г. пр.н.е.Спартанците ползват скитала
- 1 век пр.н.е.Юлий Цезар измества буквите с 3
- 9 векАл-Кинди описва честотния анализ
- 1844Морзово съобщение Вашингтон - Балтимор
- 1932Мариан Реевски намира пролука в Енигма
- 1939-1945Блечли Парк разчита германски шифри
- днесШифриране в телефоните и сайтовете
Решени примери
Шифрирай ТАЙНА с отместване 1.
Всяка буква отива една напред: Т-У, А-Б, Й-К, Н-О, А-Б. Получаваш УБКОБ.
Прихванал си НСЗ и знаеш, че е шифър на Цезар. Как го разбиваш?
Пробваш отместванията назад. При отместване 3: Н-К, С-О, З-Д. Получаваш КОД, смислена дума, значи ключът е 3.
Защо морзовият сигнал за помощ е SOS?
Три точки, три тирета, три точки се предава лесно и се разпознава дори при шум. Приет е за международен сигнал през 1906 г.
Внимавай с тези грешки
- Код и шифър са едно и също.Кодът заменя думи или идеи със символи, а шифърът променя буквите по правило с ключ.
- Колкото по-странно изглежда шифърът, толкова е по-сигурен.Сигурността идва от броя възможни ключове. Шифърът на Цезар изглежда странно, но се разбива за минути.
- Енигма е разбита от един-единствен гений.Работили са полски математици и хиляди хора в Блечли Парк, сред тях Алън Тюринг.
Задачи
Лесни
Шифрирай думата КОД с отместване 1 в българската азбука.
Подсказка
Всяка буква става следващата в азбуката.
Отговор
ЛПЕ
Запиши SOS с точки и тирета, а после го почукай с молив по чина.
Подсказка
S е три къси, O е три дълги.
Отговор
... --- ...
Средни
Дешифрирай УБКОБ, ако ключът е отместване 1.
Подсказка
Върни всяка буква една назад.
Отговор
ТАЙНА
Колко бита (0 и 1) трябват, за да има всяка от 30-те български букви свой код? Обясни.
Подсказка
Удвоявай: 2, 4, 8, 16, 32.
Отговор
5 бита, защото 4 бита дават само 16 комбинации, а 5 бита дават 32.
Трудни
Прихванал си ЦУГ. Шифър на Цезар е, но ключът не ти е казан. Разбий го.
Подсказка
Пробвай да връщаш буквите с 1, 2, 3 места назад.
Отговор
УРА (ключ 3).
Вземи любим абзац от книга и преброй колко пъти се среща всяка гласна. Коя е най-честа? Как това помага на разбивача на шифри?
Подсказка
Направи таблица с чертички.
Отговор
Обикновено О, А, Е или И са най-чести. Разбивачът свързва най-честия знак в шифъра с най-честата буква в езика.
Тайната служба на класа
Цел: Да създадете свой шифър и да разбиете шифъра на друг отбор.
- Разделете се на отбори по 3-4.
- Всеки отбор избира ключ за шифър на Цезар или собствена таблица за заместване на буквите.
- Шифрирайте изречение от поне 8 думи.
- Разменете листовете и опитайте да разбиете чуждото съобщение с пробване и честотен анализ.
- Запишете колко минути ви е отнело.
Накрая: Таблица кой шифър колко време е издържал и извод кой е по-сигурен и защо.
Тест с точки
10 въпроса, 18 точки, оценка накрая и разбор какво да преговориш.