مفاهیم کلیدی: تکنولوژی، امنیت سایبری، اینترنت، حریم شخصی
مشاهده علمی ۱۹۱
مقدمه:
آیا برای خود یک ایمیل یا اکانت شخصی آنلاین دارید؟ در این صورت برای وارد شدن به آن به رمز عبور نیاز دارید. رمز عبور خود را چگونه انتخاب کرده‌اید؟ آیا حدس زدن آن آسان است؟ با انجام این فعالیت علمی در مورد امنیت رمز عبور و انتخاب کلمه‌ی عبور مناسب بیشتر خواهید آموخت.
پیش‌زمینه:
یک قفل چمدان با سه چرخ شماره را در نظر بگیرید. هر چرخ شامل ارقام صفر تا ۹ است. در نتیجه می‌توانید هر ترکیبی از این سه رقم را به عنوان رمز انتخاب کنید. از آنجا که هر چرخ دارای ده رقم است، در نتیجه 10×10×10 یعنی 1000 یا 103 ترکیب ممکن وجود دارد. اگر چرخ چهارمی به قفل اضافه شود، تعداد ترکیبات ممکن به 10×10×10×10 یعنی 10000 یا 104 می‌رسد. حال اگر به جای رقم‌های صفر تا نه از حروف الفبای انگلیسی A تا Z استفاده کنید، روی هر چرخ 26 حرف برای انتخاب وجود دارد. بدین ترتیب 26×26×26 یعنی 17576 یا 263 ترکیب ممکن برای انتخاب رمز وجود دارد. اضافه کردن تعداد ارقام یا حروف رمز حالات ممکن انتخاب رمز را بسیار بیشتر می‌کند. بدین ترتیب حدس رمز بسیار دشوار خواهد بود.
با این وجود سرعت کامپیوترها در حدس رمزها بسیار بیشتر از سرعت یک انسان در حدس رمز قفل فیزیکی است. یک کامپیوتر سریع می‌تواند در هر ثانیه میلیون‌ها کلمه‌ی عبور را حدس بزند. به همین دلیل کلمات عبور باید طولانی (حداقل هشت رقم) و تشکیل شده از ارقام، حروف بزرگ و کوچک و نمادها باشد. حدس یک کلمه‌ی عبور متشکل از حروف کوچک برای کامپیوتر بسیار ساده است. این فعالیت علمی نشان خواهد داد که چگونه حدس کلمات عبور کوتاه و ساده آسان‌تر از حدس کلمات عبور طولانی‌تر و دشوارتر است. از آنجا که در این فعالیت علمی انسان‌ها وظیفه‌ی حدس زدن را دارند، کلمات عبور باید بسیار کوتاه (یک یا دو رقمی) باشند. اما به خاطر داشته باشید که کلمات عبور به طور کلی باید بسیار طولانی‌تر از این باشند.
همچنین توجه داشته باشید قوانین دیگری در مورد ایمنی کلمات عبور وجود دارند. بلند بودن رمز عبور دلیل بر دشواری در حدس زدن آن نیست. به عنوان مثال اگر کلمه‌ی عبور شما نام و تاریخ تولدتان باشد، حدس آن برای کسی که شما را می‌شناسد بسیار آسان خواهد بود. از کلمات عبور معمول که همه با آنها آشنا هستند نیز به هیچ وجه استفاده نکنید، مانند qwerty یا 123456789.
مواد و وسایل مورد نیاز:
یک دوست یا یکی از اعضای خانواده برای شرکت در انجام این فعالیت
مداد یا خودکار و کاغذ (اختیاری)
آماده‌سازی:
در این فعالیت علمی شما و همراهتان با هم رقابت خواهید کرد. هر فرد باید قوانین خاصی را برای انتخاب کلمه‌ی عبور رعایت کند. این قوانین تعیین می‌کنند که چه تعداد امکان مختلف برای کلمه‌ی عبور آن فرد وجود دارد. آیا کلمات عبور دارای حالت های بیشتر سخت‌تر حدس زده می‌شوند؟
روش کار:
برای شروع کار به حریف خود بگویید عددی بین صفر تا 9 را انتخاب خواهید کرد و او نیز باید حرفی از الفبای انگلیسی از A تا Z انتخاب کند. این انتخاب‌ها کلمات عبور شما هستند. (به خاطر داشته باشید که کلمات عبور واقعی بسیار طولانی‌تر هستند. دلیل کوتاه بودن کلمات عبور در این فعالیت این است که زمان بسیار طولانی برای انجام آن لازم نباشد.) به نظر شما حدس کدام کلمه‌ی عبور دشوارتر است؟
حال به نوبت تلاش کنید کلمه‌ی عبور حریف خود را حدس بزنید. این روند را ادامه دهید تا بالاخره یکی از شما کلمه‌ی عبور دیگری را حدس بزند. کلمه‌ی عبور چه کسی زودتر حدس زده شد؟ برای رسیدن به جواب چه تعداد حدس لازم بود؟
همین روند را پنج مرتبه انجام دهید. هر بار شما باید کلمه‌ی عبوری بین صفر تا 9 و دوستتان کلمه‌ی عبوری از A تا Z انتخاب کند. هر بار مستقل از دفعات دیگر است، بدین معنا که در صورت تمایل می‌توانید کلمه‌ی عبوری تکراری را استفاده کنید. آیا حدس زدن یکی از رمزها آسان‌تر از حدس دیگری به نظر می‌رسد؟
حال وقت تعویض جا رسیده است. اکنون شما باید کلمه‌ی عبوری از A تا Z انتخاب کنید و حریف‌تان کلمه‌ی عبوری میان 0 تا 9. این بار نیز روند را پنج مرتبه تکرار کنید. کدام نوع کلمه‌ی عبور بیشتر صحیح حدس زده می‌شود؟
اکنون قوانین انتخاب کلمه‌ی عبور را تغییر دهید. شما کلمه‌ی عبوری از میان A تا Z انتخاب کنید و حریف‌تان عددی از صفر تا صد. برای هر نوع کلمه‌ی عبور چه تعداد امکان وجود دارد؟
این روند را پنج مرتبه تکرار کنید، سپس جاها را عوض کنید و پنج مرتبه‌ی دیگر نیز کار را ادامه دهید. حدس کدام نوع کلمه‌ی عبور دشوارتر است؟ آیا هر چه حالات ممکن کلمه‌ی عبور بیشتر باشد حدس آن دشوارتر خواهد بود؟
آزمایش‌های تکمیلی:
تعداد دفعاتی که هر کلمه‌ی عبور درست حدس زده می‌شود را یادداشت کنید و سپس با نتایج خود یک نمودار ترسیم کنید. کدام نوع کلمه‌ی عبور بیشتر حدس زده می‌شود؟ کدام نوع کلمه‌ی عبور کمتر از همه صحیح حدس زده می‌شود؟ برای به دست آوردن اطلاعات کافی برای نمودار خود، بهتر است افراد دیگری را نیز در این رقابت شرکت دهید.
قوانین متنوع‌تری برای انتخاب کلمه‌ی عبور وضع کنید، برای مثال انتخاب یک رقم از صفر تا 9 و یک حرف از A تا Z یا کلمه‌ی عبوری دو رقمی متشکل از رقم و حرف (مثلاً A7). قوانین بیشتری تعیین کنید و نتایج را بررسی کنید.
مشاهده و نتیجه‌گیری:
در این فعالیت علمی باید مشاهده کنید که هر چه حالات ممکن یک کلمه‌ی عبور کمتر باشد حدس آن آسان‌تر است. برای مثال در دور اول که یک نفر باید رقمی بین 0 تا 9 را انتخاب کند و حریف او حرفی میان A تا Z، معمولاً شخص دوم می‌بازد (البته نه همیشه). بسته به سرعت حدس زدن دو طرف، هر دور رقابت باید کمتر از یک دقیقه طول بکشد.
به دلیل تصادفی بودن ماهیت حدس زدن، یک بار رقابت کافی نیست و بهتر است در هر مرحله حدوداً ده مرتبه این کار را تکرار کنید تا روند مشخصی را مشاهده کنید. با انجام تعداد کم این روند، ممکن است یک فرد به صورت تصادفی کلمه‌ی عبور دیگری را حدس بزند حتی اگر رمز او دشوارتر باشد. (برای مثال اگر یک سکه را دو بار پرتاب کنید، احتمال اینکه هر دو مرتبه یک روی سکه را ببینید بالاست. اما اگر آن را هزار بار پرتاب کنید، شانس آمدن هر روی سکه حدوداً پنجاه در صد است.)
استفاده از کلمات عبوری تک رقمی یا دو رقمی برای این فعالیت مناسب است، اما کلمات عبور طولانی‌تر حالات ممکن بسیار زیادی دارند و حدس زدن آنها زمان بسیار زیادی لازم دارد.
منبع:
منابع مفید:
رمزنگاری کوانتمی: ۱ - ۲ - ۳