Epineuse enquête - Recherche 3

Recherche 3

 

Résumé

On cherche à comprendre les caractéristiques d’un chiffrement

Discipline(s)

Mathématiques

Notions disciplinaires

Initiation au chiffrement

Capacités, Attitudes travaillées

Travail en groupe, collaborations pour améliorer le protocole

Production

Elaboration d’un système de chiffrement, amélioré par l’expérience

Matériel nécessaire/utile

Aucun

Durée, modalités

1 séance

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dans cette séance, on propose aux élèves de réaliser trois déchiffrements. Le premier est relativement simple (chiffrement miroir dans lequel l’ordre des lettres est inversé dans le message chiffré), et n’impose pas de faire émerger une stratégie. Le deuxième et le troisième apparaîssent plus compliqués et motivent la compréhension des mécanismes de chiffrement. Dans la suite de l’activité, on propose de réaliser un travail par équipes de 4 où les élèves doivent élaborer eux-mêmes des méthodes de chiffrement et réfléchir à des méthodes de déchiffrement. On donne aux élèves les 3 objectifs qu'ils vont devoir réaliser :

- 1er objectif : chiffrer un message en moins de 5 minutes.

- 2ème objectif : déchiffrer le message en moins de 5 minutes.

- 3ème objectif : déchiffrer le message de l’équipe adversaire avant elle.

 

Pendant les 10 premières minutes, les différents membres d'une équipe collaborent pour élaborer une méthode de chiffrement qui doit être efficace pour les étapes 2 et 3. Ainsi, la méthode ne doit pas être trop complexe (elle doit permettre de réaliser un chiffrement d'une phrase en moins de 5 minutes) mais pas trop simple (pour ne pas être cassée trop facilement). Sont imposées les contraintes suivantes :

  • n’utiliser que des lettres
  • conserver la ponctuation et les espaces.

Ensuite, le professeur donne deux phrases à chiffrer pendant 5 minutes. Pour préparer la suite de l'activité, le professeur doit veiller à utiliser des mots ayant des doubles lettres ou des mots constitués d'une seule lettre, des apostrophes... Pour cette étape les élèves d'une même équipe se mettent par deux pour chiffrer une phrase sans tenir informés les autres membres de l'équipe (on pourra les séparer pour plus de facilité). Au bout de 5 minutes, les chiffreurs deviennent récepteurs et déchiffrent le message en utilisant la méthode définie dans la première étape. Cela permet de vérifier la validité de la méthode et du chiffrement.

Pour le 3ème objectif, les élèves doivent déchiffrer un des deux messages d'une équipe adverse. Le professeur organise donc des défis où 2 équipes s'affrontent pour déchiffrer en premier le message de l'équipe adverse. En général, les élèves trouvent quelques pistes mais rares sont ceux qui parviennent à déchiffrer complètement un message.

A l’issue d’une phase de tests, les élèves de deux équipes adverses échangent leur stratégie et éventuellement trouvent ensemble une façon d’améliorer leur méthode de chiffrement. Un deuxième tour peut être éventuellement réalisé à partir de ces nouvelles méthodes.

 

A l’issue des défis, le professeur réalise une mise en commun des résultats. Lors de cette mise en commun, l’ensemble des équipes expliquent leur méthode de chiffrement. Parmi les codes efficaces proposés, beaucoup se révèlent être des codes par substitution (César, inversion de l'alphabet (A=Z, B=Y...) ou avec une clé plus complexe). On introduit donc ici la notion de clé. On pourra ensuite demander aux élèves les méthodes de déchiffrement qui ont fonctionné pour introduire la séance suivante. Parmi les autres propositions faites, on trouve l'idée de mélanger l'ordre des lettres dans un mot ou ajouter des lettres inutiles, parfois en la couplant également à une méthode de substitution.

 

Bilan : les caractéristiques d’un chiffrement. Le chiffrement consiste donc à modifier un texte pour le rendre moins intelligible, afin d’empêcher les personnes non autorisées à accéder au contenu du texte.

La nouvelle question posée est donc : " Comment casser un code par substitution ? "

 

Proposition d'activité

Situation de départ

L’analyse du corps de la victime a révélé, en plus de la tache de sang et de la poudre blanche, deux indices majeurs : une photographie montrant un couple s’embrasser. L’homme est le professeur Moriarty et la femme pourrait être la princesse bien qu’on ne la distingue pas tout à fait. L’autre indice est un morceau de papier griffonné qui ressemble à un brouillon. Au milieu des ratures, on peut distinguer trois messages, incompréhensibles au premier coup d’œil…

CA. ENIMRET ARES EC DNAUQ TNARUOC UA SNEIT SUOV EJ. LIAVART EL ECNAVA NEIB IA’J

***

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***

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  • Défi : Déchiffrez le premier message !

 

  • Défi : Déchiffrez le second message !

Celui-ci apparaît trop complexe. On va chercher d’abord à comprendre les notions de chiffrement.

 

Défi a : Vous allez devoir combattre une équipe adverse. L’objectif est de développer une méthode de chiffrement efficace et de déchiffrer un message de l’équipe adverse avant qu’elle ne déchiffre le vôtre !

 

Procédure

On va faire des équipes de 4. Chaque équipe devra réaliser trois objectifs :

- 1er objectif : chiffrer un message en moins de 5 minutes !

- 2ème objectif : déchiffrer le message en moins de 5 minutes !

- 3ème objectif : déchiffrer le message de l’équipe adversaire avant elle !

 

Pour gagner, il faut que :

- au sein d’une équipe, les messages soient correctement chiffrés.

- les espions de votre équipe déchiffrent le message de l’équipe adverse avant que celle-ci ne déchiffre le vôtre.

 

Pour préparer le 1er objectif, vous allez avoir 10 minutes pour élaborer votre chiffrement. Veillez à ce qu’il ne soit pas trop compliqué car vous n’avez que 10 minutes pour le créer et 5 minutes pour réaliser le chiffrement ! Mais pas trop simple en vue du troisième objectif ! Pour votre chiffrement, vous devez :

- n’utiliser que des lettres

- conserver la ponctuation et les espaces.

 

Pour le 2ème objectif, le professeur va vous transmettre un message. Vous aurez 5 minutes pour le chiffrer (à deux) et 5 minutes pour déchiffrer un message élaboré par vos camarades du même groupe.

 

Pour le 3ème objectif, à vous de repérer des indices qui vous permettent de commencer à déchiffrer le message…

 

 

Partenaires du projet

Fondation La main à la pâte