軍事迷的密碼機(jī)體驗(yàn)

信息課上，老師通過(guò)講解摩爾斯電碼，向我們展示了信息編碼的奧秘，激發(fā)了我濃厚的興趣。通過(guò)閱讀書籍我了解到，從古羅馬時(shí)期的凱撒密碼，到19世紀(jì)的摩爾斯電碼，再到二戰(zhàn)時(shí)期的恩尼格瑪密碼，以及現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸中的Twofish分組加密算法，密碼學(xué)見(jiàn)證了信息時(shí)代的變遷。

作為“軍事迷”，我決定親自動(dòng)手，制作一臺(tái)電碼加密與解密一體機(jī)（簡(jiǎn)稱“密碼機(jī)”），真實(shí)地體驗(yàn)通訊員收發(fā)電報(bào)與破解電報(bào)的過(guò)程，享受設(shè)計(jì)密碼的樂(lè)趣。

密碼設(shè)計(jì)

密碼加密過(guò)程的“秘密武器”由三部分組成，就像一個(gè)魔法三明治，它們分別是逆序、偏移加密和反碼。

逆序" 如果想發(fā)送消息“football”，我們就可以把它倒過(guò)來(lái)，變成“l(fā)labtoof”。這就是逆序“魔法”。

偏移加密 偏移加密的歷史可以追溯到古羅馬時(shí)期。它的原理很簡(jiǎn)單，就像玩“字母捉迷藏”。比如，我們選擇數(shù)字3作為“魔法鑰匙”，那么所有字母都會(huì)向后移動(dòng)3個(gè)位置——字母A會(huì)變成D，B會(huì)變成E，就像這樣一直玩下去。這個(gè)魔法被稱為凱撒密碼，因?yàn)楣帕_馬的凱撒大帝曾經(jīng)用它來(lái)和他的將軍們秘密溝通。

反碼 理解反碼需要懂得一些二進(jìn)制知識(shí)?？梢园涯査闺姶a（由點(diǎn)和劃兩種符號(hào)組成）看作是一種特殊的二進(jìn)制語(yǔ)言，然后對(duì)它們進(jìn)行反碼處理。這就像給每個(gè)摩爾斯電碼做一個(gè)鏡像，把點(diǎn)變成劃，劃變成點(diǎn)。比如，發(fā)送“fb”，代表“football”，先用逆序法將其變成“bf”。然后用偏移加密法，假設(shè)“魔法鑰匙”是3，那么“bf”就會(huì)變成“EI”。接著，找到“EI”對(duì)應(yīng)的摩爾斯電碼，分別是E·和I··。最后，用反碼法把點(diǎn)變成劃，秘密消息就制成了。

密碼機(jī)制作

密碼機(jī)系統(tǒng)包括Arduino UNO、擴(kuò)展板、LCD1602液晶屏、RGB燈帶、旋鈕變阻器、蜂鳴器、四個(gè)按鈕、船型開(kāi)關(guān)、LED燈、兩個(gè)3.7 V電池和杜邦線。主要硬件連接如圖2所示。

首先，我用游標(biāo)卡尺測(cè)量了每個(gè)零件的大小，并用紙板制作了一個(gè)模型，以確定整個(gè)系統(tǒng)的外觀結(jié)構(gòu)。然后，使用Tinkercad軟件設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的3D外觀，并將其分為上下兩部分，上部分是帶有文字的蓋子，下部分是放置所有硬件的底盒。用3D打印機(jī)打印出來(lái)，最后手動(dòng)組裝。

我使用Mixly2.0編寫程序，用數(shù)組來(lái)存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)的摩爾斯電碼，通過(guò)數(shù)組的下標(biāo)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的ASCII碼，從而得到26個(gè)英文字符。

作品完成后我邀請(qǐng)小伙伴一起試用密碼機(jī)。加密時(shí)點(diǎn)擊“加密”按鈕，利用調(diào)節(jié)旋鈕和確認(rèn)按鈕輸入想要發(fā)送的信息。系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)根據(jù)日期計(jì)算出偏移量，然后將偏移后的內(nèi)容以反碼形式發(fā)出。解密時(shí)將聽(tīng)到的“嘀嗒”聲錄入密碼機(jī)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將密文翻譯成原文。

密碼機(jī)的使用簡(jiǎn)單，它的制作不僅鍛煉了我的動(dòng)手能力，還讓我深入理解了加密和解密的過(guò)程，增強(qiáng)了信息安全意識(shí)。（指導(dǎo)老師：焦大鵬" "趙俊生）