Главная Работы на конкурс Предметное образование Технические дисциплины
Исследовательский проект «Изучение базовых криптографических алгоритмов и их реализация на Python»
Автор: Ровный Владислав Олегович
Место работы/учебы (аффилиация): МАОУ "Лицей № 67 Г. Челябинска", г. Челябинск, Челябинская область, 8 Класс
Научный руководитель: Акимов Дмитрий Витальевич
Цель проекта — изучить основы криптографии и разработать на языке Python практический инструмент для шифрования текстовой информации с использованием простых математических операций и алгоритмов.
Актуальность.
В условиях стремительной цифровизации и роста объёмов передаваемых данных вопросы защиты информации выходят на первый план. Криптография обеспечивает конфиденциальность, целостность и аутентичность данных и лежит в основе современных систем информационной безопасности. Базовое понимание принципов шифрования важно не только для специалистов, но и для рядовых пользователей, чтобы осознанно защищать свои данные. В образовательном контексте тема криптографии демонстрирует связь математики, программирования и практической безопасности, формируя цифровую грамотность.
Объект исследования — криптография как наука о методах защиты информации.
Предмет исследования — базовые алгоритмы шифрования на основе простых математических операций и их программная реализация на языке Python.
Гипотеза исследования — если изучать основы криптографии через реализацию простых алгоритмов шифрования на Python, то это позволит одновременно освоить базовые принципы защиты информации, развить практические навыки программирования и повысить осознанность в вопросах цифровой безопасности.
Задачи:
- Провести теоретический анализ основных понятий, истории и видов криптографии (по литературным и интернет‑источникам).
- Изучить и систематизировать базовые алгоритмы шифрования (симметричные и асимметричные) и их математические модели.
- Разработать на Python программный каталог, реализующий методы обратного перебора символов и шифр Цезаря (для русского алфавита).
- Протестировать работу программы, оценить её корректность и производительность, обозначить направления для улучшения.
Методы исследования:
- теоретические: анализ и обобщение научной, учебной и справочной литературы по криптографии, систематизация понятий и алгоритмов;
- эмпирические: разработка программного кода на Python, тестирование и отладка, анализ результатов шифрования;
- практические: создание работающего прототипа шифратора с пользовательским интерфейсом (консольным).
Практическая значимость.
Разработанный программный каталог может использоваться для шифрования и частичного дешифрования текста, а также как наглядное учебное пособие при изучении тем по защите информации и программированию в школьном курсе информатики. Проект демонстрирует, как математические идеи реализуются в реальных инструментах безопасности.
Основные результаты.
- Изучены исторические этапы развития криптографии — от древних шифров (скитала, шифр Цезаря, квадрат Полибия) и шифровальных машин («Энигма») до современных цифровых алгоритмов. Показано, что криптография обеспечивает ключевые свойства информационной безопасности.
- Систематизированы базовые алгоритмы шифрования (симметричные и асимметричные) и рассмотрены их математические основы.
- Разработан программный каталог на Python, реализующий:
— шифр Цезаря для русского алфавита (сдвиг символов),
— метод обратного перебора (brute force) для подбора ключа/вариантов расшифровки. - Проведено тестирование программы, подтверждена её корректность при заданных ограничениях. Определены недостатки и направления развития (ограничение строчными буквами, отсутствие проверки ввода, сохранения результатов и т.д.).
Выводы.
— Криптография имеет глубокие исторические корни и в цифровую эпоху приобретает ещё большую значимость, обеспечивая конфиденциальность, целостность и доступность данных.
— Даже сложные современные криптосистемы опираются на фундаментальные математические операции, которые могут быть поняты и реализованы на базовом уровне.
— Практическая реализация алгоритмов шифрования на Python показала прямую связь теории и практики и подтвердила гипотезу: такой подход способствует освоению основ защиты информации, развитию навыков программирования и повышает осознанность в сфере цифровой безопасности.
Смотреть похожие работы
Исследовательский проект «Использование технологии Scratch для создания информационных материалов»
Доклад к исследовательской работе «Разработка приложения для туристического агентства «Меридиан» на платформе Android»
Исследовательский проект «Создание web-сайта»
Научно-исследовательский проект «Создание Telegram-бота на Python»
Проект «Неземные машины»
Доступна к просмотру полнотекстовая версия работы
Добавить комментарий