Search

In this paper I describe an activity based on a 1903 Sherlock Holmes murder mystery, in which a substitution cipher is used to encrypt secret messages. The story provides a fun and interesting way to talk about frequency analysis, and can be used as a segue into mathematical constructs such as modular arithmetic and computation. The activity is accessible to ages twelve and above, and has been successfully used in mathematics outreach and popularization efforts as well as in general education and mathematics courses.

One of the well-known digraph substitution cipher is the Playfair Cipher. It secures information mathematically by mangling message with key. The privacy of intended sender and receiver information is protected from eavesdropper. However the original 5 x 5 Playfair Cipher can support only 25 uppercase alphabets. Here we have implemented a new technique which includes a rectangular matrix having 10 columns and 9 rows and six iteration steps for encryption as well as decryption purpose. This 10 x 9 rectangular matrix includes all alphanumeric characters and some special characters. Cryptanalysis is done to show that the modified cipher is a strong one. Finally we have implemented this concept with the help of MATLAB.

One of the well-known digraph substitution cipher is the Playfair Cipher. It secures information mathematically by mangling message with key. The privacy of intended sender and receiver information is protected from eavesdropper. However the original 5 x 5 Playfair Cipher can support only 25 uppercase alphabets. Here we have implemented a new technique which includes a rectangular matrix having 10 columns and 9 rows and six iteration steps for encryption as well as decryption purpose. This 10 x 9 rectangular matrix includes all alphanumeric characters and some special characters. Cryptanalysis is done to show that the modified cipher is a strong one. Finally we have implemented this concept with the help of MATLAB.

One of the well-known digraph substitution cipher is the Playfair Cipher. It secures information mathematically by mangling message with key. The privacy of intended sender and receiver information is protected from eavesdropper. However the original 5 x 5 Playfair Cipher can support only 25 uppercase alphabets. Here we have implemented a new technique which includes a rectangular matrix having 10 columns and 9 rows and six iteration steps for encryption as well as decryption purpose. This 10 x 9 rectangular matrix includes all alphanumeric characters and some special characters. Cryptanalysis is done to show that the modified cipher is a strong one. Finally we have implemented this concept with the help of MATLAB.

One of the well-known digraph substitution cipher is the Playfair Cipher. It secures information mathematically by mangling message with key. The privacy of intended sender and receiver information is protected from eavesdropper. However the original 5 x 5 Playfair Cipher can support only 25 uppercase alphabets. Here we have implemented a new technique which includes a rectangular matrix having 10 columns and 9 rows and six iteration steps for encryption as well as decryption purpose. This 10 x 9 rectangular matrix includes all alphanumeric characters and some special characters. Cryptanalysis is done to show that the modified cipher is a strong one. Finally we have implemented this concept with the help of MATLAB.

One of the well-known digraph substitution cipher is the Playfair Cipher. It secures information mathematically by mangling message with key. The privacy of intended sender and receiver information is protected from eavesdropper. However the original 5 x 5 Playfair Cipher can support only 25 uppercase alphabets. Here we have implemented a new technique which includes a rectangular matrix having 10 columns and 9 rows and six iteration steps for encryption as well as decryption purpose. This 10 x 9 rectangular matrix includes all alphanumeric characters and some special characters. Cryptanalysis is done to show that the modified cipher is a strong one. Finally we have implemented this concept with the help of MATLAB.

One of the well-known digraph substitution cipher is the Playfair Cipher. It secures information mathematically by mangling message with key. The privacy of intended sender and receiver information is protected from eavesdropper. However the original 5 x 5 Playfair Cipher can support only 25 uppercase alphabets. Here we have implemented a new technique which includes a rectangular matrix having 10 columns and 9 rows and six iteration steps for encryption as well as decryption purpose. This 10 x 9 rectangular matrix includes all alphanumeric characters and some special characters. Cryptanalysis is done to show that the modified cipher is a strong one. Finally we have implemented this concept with the help of MATLAB.

Práce se zabývá vytvořením interaktivní webové aplikace pro substituční šifry a jejich interaktivní kryptoanalýzu. V práci je implementováno šest šifer a zástupci monoalfabetických šifer jsou Caesarova šifra, Atbaš a substituce s klíčovým slovem. Dále zástupci polyalfabetických šifer jsou Vigenrova šifra, Kryptos a Vernamova šifra. Pro interaktivní analýzu je použita frekvenční analýza, index koincidence a n-gramová statistika jako fitness funkce. Výsledek byl dosažen za pomoci HTML5, CSS a skriptovacího jazyka ReactJS což je JavaScriptová knihovna s možností typové kontroly proměnných., The thesis deals with the creation of an interactive web application for substitution ciphers and their interactive cryptanalysis. Six ciphers are implemented in the work. Representatives of monoalphabetic ciphers are Caesar’s cipher, Atbash, and Keyword cipher and representatives of polyalphabetic ciphers are Vigenre cipher, Kryptos and Vernam cipher. Frequency analysis, index of coincidence and n-gram statistics as a fitness function are used for interactive cryptanalysis. The result is achieved by using HTML5, CSS and ReactJS scripting language which is a JavaScript library with the ability of variable type-check.

Práce se zabývá vytvořením interaktivní webové aplikace pro substituční šifry a jejich interaktivní kryptoanalýzu. V práci je implementováno šest šifer a zástupci monoalfabetických šifer jsou Caesarova šifra, Atbaš a substituce s klíčovým slovem. Dále zástupci polyalfabetických šifer jsou Vigenrova šifra, Kryptos a Vernamova šifra. Pro interaktivní analýzu je použita frekvenční analýza, index koincidence a n-gramová statistika jako fitness funkce. Výsledek byl dosažen za pomoci HTML5, CSS a skriptovacího jazyka ReactJS což je JavaScriptová knihovna s možností typové kontroly proměnných., The thesis deals with the creation of an interactive web application for substitution ciphers and their interactive cryptanalysis. Six ciphers are implemented in the work. Representatives of monoalphabetic ciphers are Caesar’s cipher, Atbash, and Keyword cipher and representatives of polyalphabetic ciphers are Vigenre cipher, Kryptos and Vernam cipher. Frequency analysis, index of coincidence and n-gram statistics as a fitness function are used for interactive cryptanalysis. The result is achieved by using HTML5, CSS and ReactJS scripting language which is a JavaScript library with the ability of variable type-check.

Některé z dneších moderních šifrovacích systémů obsahují ve svých základech myšlenky klasických symetrických šifer, jako je např. transpoziční princip v šifře DES. Pro úspěšnou kryptoanalýzu těchto druhů šifer je třeba znát základní krypoanalytické metody. Z toho plyne důležitost výuky klasické kryptoanalýzy - aby studenti co nejlépe pochopili danou problematiku, je třeba použít názorné pomůcky. Tato práce shrnuje poznatky teorie klasické kryptografie a krypotanalýzy vybraných druhů šifer - monoalfabetické a polyalfabetické substituce a dále jednoduché transpozice. Na základě této teorie je vytvořena softwarová podpora výuky klasické kryptoanalýzy - konkrétně formou webových stránek a aplikace umožňující šifrování a luštění klasických druhů šifer., Number of today's modern cipher systems are based on the classical symmetric cipher systems, such as the transposition principle in the DES cipher. Successful analysis and deciphering of these ciphers is therefore underlined by solid knowledge of the elementary cryptanalysis methods. This implies the importance of classical cryptanalysis education -- for better a understanding of the field, using visual means is of utmost importance. The aim of the thesis is to summarize selected cipher methods of the classical cryptanalysis, namely the mono-- and polyalphabetical substitution and transposition route cipher. Along with the theoretical part, ciphering/deciphering software is introduced to be used for educational purposes, particularly a website and a standalone application providing tools for ciphering, analysis and code breaking of the classical cipher based code.

Práce se zabývá vytvořením interaktivní webové aplikace pro substituční šifry a jejich interaktivní kryptoanalýzu. V práci je implementováno šest šifer a zástupci monoalfabetických šifer jsou Caesarova šifra, Atbaš a substituce s klíčovým slovem. Dále zástupci polyalfabetických šifer jsou Vigenrova šifra, Kryptos a Vernamova šifra. Pro interaktivní analýzu je použita frekvenční analýza, index koincidence a n-gramová statistika jako fitness funkce. Výsledek byl dosažen za pomoci HTML5, CSS a skriptovacího jazyka ReactJS což je JavaScriptová knihovna s možností typové kontroly proměnných., The thesis deals with the creation of an interactive web application for substitution ciphers and their interactive cryptanalysis. Six ciphers are implemented in the work. Representatives of monoalphabetic ciphers are Caesar’s cipher, Atbash, and Keyword cipher and representatives of polyalphabetic ciphers are Vigenre cipher, Kryptos and Vernam cipher. Frequency analysis, index of coincidence and n-gram statistics as a fitness function are used for interactive cryptanalysis. The result is achieved by using HTML5, CSS and ReactJS scripting language which is a JavaScript library with the ability of variable type-check.

Práce se zabývá vytvořením interaktivní webové aplikace pro substituční šifry a jejich interaktivní kryptoanalýzu. V práci je implementováno šest šifer a zástupci monoalfabetických šifer jsou Caesarova šifra, Atbaš a substituce s klíčovým slovem. Dále zástupci polyalfabetických šifer jsou Vigenrova šifra, Kryptos a Vernamova šifra. Pro interaktivní analýzu je použita frekvenční analýza, index koincidence a n-gramová statistika jako fitness funkce. Výsledek byl dosažen za pomoci HTML5, CSS a skriptovacího jazyka ReactJS což je JavaScriptová knihovna s možností typové kontroly proměnných., The thesis deals with the creation of an interactive web application for substitution ciphers and their interactive cryptanalysis. Six ciphers are implemented in the work. Representatives of monoalphabetic ciphers are Caesar’s cipher, Atbash, and Keyword cipher and representatives of polyalphabetic ciphers are Vigenre cipher, Kryptos and Vernam cipher. Frequency analysis, index of coincidence and n-gram statistics as a fitness function are used for interactive cryptanalysis. The result is achieved by using HTML5, CSS and ReactJS scripting language which is a JavaScript library with the ability of variable type-check.

Některé z dneších moderních šifrovacích systémů obsahují ve svých základech myšlenky klasických symetrických šifer, jako je např. transpoziční princip v šifře DES. Pro úspěšnou kryptoanalýzu těchto druhů šifer je třeba znát základní krypoanalytické metody. Z toho plyne důležitost výuky klasické kryptoanalýzy - aby studenti co nejlépe pochopili danou problematiku, je třeba použít názorné pomůcky. Tato práce shrnuje poznatky teorie klasické kryptografie a krypotanalýzy vybraných druhů šifer - monoalfabetické a polyalfabetické substituce a dále jednoduché transpozice. Na základě této teorie je vytvořena softwarová podpora výuky klasické kryptoanalýzy - konkrétně formou webových stránek a aplikace umožňující šifrování a luštění klasických druhů šifer., Number of today's modern cipher systems are based on the classical symmetric cipher systems, such as the transposition principle in the DES cipher. Successful analysis and deciphering of these ciphers is therefore underlined by solid knowledge of the elementary cryptanalysis methods. This implies the importance of classical cryptanalysis education -- for better a understanding of the field, using visual means is of utmost importance. The aim of the thesis is to summarize selected cipher methods of the classical cryptanalysis, namely the mono-- and polyalphabetical substitution and transposition route cipher. Along with the theoretical part, ciphering/deciphering software is introduced to be used for educational purposes, particularly a website and a standalone application providing tools for ciphering, analysis and code breaking of the classical cipher based code.

Práce se zabývá vytvořením interaktivní webové aplikace pro substituční šifry a jejich interaktivní kryptoanalýzu. V práci je implementováno šest šifer a zástupci monoalfabetických šifer jsou Caesarova šifra, Atbaš a substituce s klíčovým slovem. Dále zástupci polyalfabetických šifer jsou Vigenrova šifra, Kryptos a Vernamova šifra. Pro interaktivní analýzu je použita frekvenční analýza, index koincidence a n-gramová statistika jako fitness funkce. Výsledek byl dosažen za pomoci HTML5, CSS a skriptovacího jazyka ReactJS což je JavaScriptová knihovna s možností typové kontroly proměnných., The thesis deals with the creation of an interactive web application for substitution ciphers and their interactive cryptanalysis. Six ciphers are implemented in the work. Representatives of monoalphabetic ciphers are Caesar’s cipher, Atbash, and Keyword cipher and representatives of polyalphabetic ciphers are Vigenre cipher, Kryptos and Vernam cipher. Frequency analysis, index of coincidence and n-gram statistics as a fitness function are used for interactive cryptanalysis. The result is achieved by using HTML5, CSS and ReactJS scripting language which is a JavaScript library with the ability of variable type-check.

Některé z dneších moderních šifrovacích systémů obsahují ve svých základech myšlenky klasických symetrických šifer, jako je např. transpoziční princip v šifře DES. Pro úspěšnou kryptoanalýzu těchto druhů šifer je třeba znát základní krypoanalytické metody. Z toho plyne důležitost výuky klasické kryptoanalýzy - aby studenti co nejlépe pochopili danou problematiku, je třeba použít názorné pomůcky. Tato práce shrnuje poznatky teorie klasické kryptografie a krypotanalýzy vybraných druhů šifer - monoalfabetické a polyalfabetické substituce a dále jednoduché transpozice. Na základě této teorie je vytvořena softwarová podpora výuky klasické kryptoanalýzy - konkrétně formou webových stránek a aplikace umožňující šifrování a luštění klasických druhů šifer., Number of today's modern cipher systems are based on the classical symmetric cipher systems, such as the transposition principle in the DES cipher. Successful analysis and deciphering of these ciphers is therefore underlined by solid knowledge of the elementary cryptanalysis methods. This implies the importance of classical cryptanalysis education -- for better a understanding of the field, using visual means is of utmost importance. The aim of the thesis is to summarize selected cipher methods of the classical cryptanalysis, namely the mono-- and polyalphabetical substitution and transposition route cipher. Along with the theoretical part, ciphering/deciphering software is introduced to be used for educational purposes, particularly a website and a standalone application providing tools for ciphering, analysis and code breaking of the classical cipher based code.

Některé z dneších moderních šifrovacích systémů obsahují ve svých základech myšlenky klasických symetrických šifer, jako je např. transpoziční princip v šifře DES. Pro úspěšnou kryptoanalýzu těchto druhů šifer je třeba znát základní krypoanalytické metody. Z toho plyne důležitost výuky klasické kryptoanalýzy - aby studenti co nejlépe pochopili danou problematiku, je třeba použít názorné pomůcky. Tato práce shrnuje poznatky teorie klasické kryptografie a krypotanalýzy vybraných druhů šifer - monoalfabetické a polyalfabetické substituce a dále jednoduché transpozice. Na základě této teorie je vytvořena softwarová podpora výuky klasické kryptoanalýzy - konkrétně formou webových stránek a aplikace umožňující šifrování a luštění klasických druhů šifer., Number of today's modern cipher systems are based on the classical symmetric cipher systems, such as the transposition principle in the DES cipher. Successful analysis and deciphering of these ciphers is therefore underlined by solid knowledge of the elementary cryptanalysis methods. This implies the importance of classical cryptanalysis education -- for better a understanding of the field, using visual means is of utmost importance. The aim of the thesis is to summarize selected cipher methods of the classical cryptanalysis, namely the mono-- and polyalphabetical substitution and transposition route cipher. Along with the theoretical part, ciphering/deciphering software is introduced to be used for educational purposes, particularly a website and a standalone application providing tools for ciphering, analysis and code breaking of the classical cipher based code.