TD Chiffrement de César⚓︎

Introduction Historique⚓︎

Avant les Romains⚓︎

L'une des premières techniques de Chiffrement, au \(V\)ème Siècle av J.C., est utilisée par les Hébreux pour les textes religieux. La méthode consiste à :

remplacer un \(A\) par un \(Z\)
remplacer un \(B\) par un \(Y\), etc...

Cette méthode est appelée atbash, du nom des 1ères et dernières lettres de l'alphabet Hébreu : aleph (\(\aleph=A\)), tav (ת\(\approx Z\)), beth (\(\beth=B\)), shin (ש\(\approx Y\)).
Il s'agit du premier exemple dans l'Histoire d'une méthode cryptographique connue de nos jours sous le nom de chiffrement par substitution monoalphabétique :

Def

Un Chiffrement par Substitution monoalphabétique est une méthode cryptographique que l'on peut définir par :

On remplace/substitue une lettre par une (autre) lettre
une même lettre de départ étant toujours chiffrée par la même lettre d'arrivée

Les Romains⚓︎

Quelques Siècles par tard, l'armée Romaine, via son commandeur en Chef Jules César, au \(I\)er Siècle av. J.C., utilisait le codage suivant pour communiquer avec ses troupes situées quelquefois très loin de Rome.

Def

Le codage de César, ou chiffrement de César, ou chiffre de César, consiste à :

coder une lettre en une autre lettre, de la manière suivante :
On décale chaque lettre d'un certain nombre de crans, ou de rangs, vers la droite ou vers la gauche : c'est le décalage (de chiffrement). On le note usuellement d ou decalage

Il s'agit donc d'un autre exemple de Chiffrement par Substitution monoalphabétique

Par exemple d = +3 signifie qu'on décale chaque lettre de 3 rangs vers la droite (+ = vers la droite, - = vers la gauche)

Chiffrement de César/ par Décalage

But de ce TD⚓︎

Le but de ce TD est de créer des fonctions pour:

préparer/nettoyer un texte initial, au sens où on enleve tous les signes diacritiques (lettres accentuées, ç, ñ, etc..), on le met en majuscules, on lui enlève tout autre caractère
Cryptographie : Chiffrer un texte avec le chiffrement de César
Cryptanalyse : Déchiffrer un texte, en connaissant à l'avance, ou pas, le décalage d utilisé
Apprendre à lire, et écrire dans des fichiers texte avec Python

Préparation du texte⚓︎

Créer une fonction sans_accents(texte:str)->str qui accepte en entrée un texte:str pouvant contenir des signes diacritiques (caractères accentués, ç, ñ, etc..), et qui renvoie en sortie, le même texte mais sans les accents, ni aucun signe diacritique. On devra pour cela, utiliser scrupuleusement le tableau de remplacement des caractères détaillé sur cette page qui résume :
- les Alt Codes / Point de Code Unicode permettant de taper ces signes diacritiques (caractères accentués/spéciaux, etc..) dans votre IDE et votre OS favoris, et également,
- par quel.s caractère.s précisément, la fonction sans_accents() doit le/les remplacer.
Remarque

Le but de la fonction sans_accents() est purement pédagogique : il manquera inévitablement de nombreux caractères accentués à remplacer (on ne va pas tous les traiter, c'est trop long), mais on pourra au moins en traiter quelques uns, comme première approche...
Créer une fonction vers_maj(texte:str) qui accepte en entrée une variable texte:str, et qui renvoie en sortie le même texte en majuscules (seules les lettres de l'alphabet minuscules doivent être transformées)
Créer une fonction sans_autres_caract(texte:str)->str qui supprime de le texte tous les caractères autres que des lettres de l'alphabet Exemple : Suppression de .,;:!-_* etc...
Créer une fonction preparer(texte:str)->str qui prépare le texte clair non nettoyé :
- supprimer les accents, et remplacer les caractères avec signes diacritiques (ç, ñ, etc..)
- mettre le texte en majuscule
- supprimer tous les autres caractères (autres ques lettres de l'alphabet)
Créer une fonction afficher(texte:str)->None qui accepte en entrée un texte clair déjà preparé, et qui renvoie en sortie le même texte nettoyé, mis en forme de la manière suivante :
- Lettres regroupées par paquets de \(5\),
- Les paquets de \(5\) lettres (Colonnes) sont séparés par des espaces
- le tout sur \(8\) colonnes (de \(5\) lettres), ensuite on doit forcer le retour à la ligne \n
Exemple d'affichage attendu :
```
ABCDE XYZTE GKEID PANVL JEIDK SSEOV JZOCD AZEOF
GFDRS FQOES FLEOF QORNV DXEOP DAPEI CNWBF QDLDP
FPEOG QNDLG MPOEZ DLEOZ LFPEM FLEPA XLKIO FDKQO
GKTOP FGX
etc..
```

Cryptographie⚓︎

Créer une fonction chiffrer(texte:str,decalage:int)->str ou coder(texte:str, decalage:int)->str, qui :
- accepte en entrée les paramètres suivants :
- un texte texte:str à présenter, ainsi que
- le decalage de chiffrement, qui est le nombre de rangs décalés (vers la droite, si positif)
- renvoie en sortie le même texte chiffré (dont chaque lettre a été décalée - droite ou gauche - d'un nombre de rangs égal à decalage) Exemple : Pour decalage=3, la lettre A est chiffrée en D (\(A \rightarrow B \rightarrow C \rightarrow D\)) donc décalée de 3 rangs vers la droite

Cryptanalyse⚓︎

Créer une fonction dechiffrer_connu(texteChiffre:str,decalage:int) qui déchiffre un texte chiffré dont on connaît à l'avance le décalage DE CHIFFREMENT.
On adopte maintenant le point de vue de l'attaquant que l'on appelle la cryptanalyse, consistant à:
- ne connaître QUE le texte chiffré
- En particulier, on ne connaît plus le texte en clair, ni le décalage de chiffrement
Quelles stratégies de décodage (cryptanalyse) peut-on adopter dans ce cas-là?
Écrire une fonction frequences(texte:str)->list qui :
- reçoit en entrée un paramètre texte contenant une certaine chaîne de caractère
- qui renvoie en sortie, la liste de toutes les fréquences des lettres de l'alphabet (majuscules) présentes (ou pas) dans la texte (qui est censée être déjà préparée, càd qu'elle ne contient QUE des lettres de l'alphabet majuscules, de A -> Z) Exemple de renvoi attendu: [4,6,0, ..., 20] modélise :
  - 4 occurences de la lettre A
  - 6 occurences de la lettre B
  - 0 (donc aucune) occurence.s de la lettre C ...
  - 20 occurences de la lettre Z
Créer une fonction maxi(l:list)->float qui a:
- reçoit en entrée une liste d'entiers correspondant aux occurences des lettres de l'alphabet (majuscule) dans ma texte chiffré.
- renvoie en sortie la valeur maximale de cette liste l
Créer une fonction mini(l:list)->float qui a:
- reçoit en entrée une liste d'entiers correspondant aux occurences des lettres de l'alphabet (majuscule) dans ma texte chiffré.
- renvoie en sortie la valeur minimale de cette liste l
Créer une fonction indice_du_max_dans(l:list)->int qui a:
- reçoit en entrée une liste d'entiers correspondant aux occurences des lettres de l'alphabet (majuscule) dans ma texte chiffré.
- renvoie en sortie l'indice correspondant à la valeur maximale de cette liste l

Lecture & Écriture de Fichiers⚓︎

Créer une fonction get_texte(name:str)->str qui :
- Ouvre en lecture seule le fichier name et
- stocke son contenu dans une variable texte de type str, préparé (en majuscules, sans les espaces ni autres caractères non alphabétiques, etc..)
Créer une fonction ecrire_dans_fichier(texte:str, name:str)->None qui :
- Ouvre en écriture le fichier name et
- écrit le contenu de la variable texte de type str, dans le fichier name, mais mis en forme de la manière suivante :
- sans accents, en majuscules, sans caractères non alphabétiques
- regroupement des lettres : par groupes de 5
- 8 colonnes (de 5 lettres) en tout, ensuite retour à la ligne \n obligatoire

Cryptanalyse (suite)⚓︎

Créer une fonction get_caract_le_plus_frequent(texte:str)->str qui :
- reçoit en entrée un texte de type str et
- renvoie en sortie le caractère le plus fréquent du texte
Créer une fonction decalage(texteChiffre:str)->int qui :
- reçoit en entrée un texteChiffre
- calcule puis renvoie le decalage (un nombre entier donc) qu'on a utilisé pour chiffrer ce texte
Créer une fonction dechiffrer(texteChiffre:str)->str qui :
- reçoit en entrée une texteChiffre
- renvoie le décodage/déchiffrage, appelé texteClair, du texteChiffre, grâce au décalage calculé grâce à la fonction decalage() précédente
Créer une fonction/procédure dechiffrer_fichier(nameEntree:str, nameSortie:str)->None qui :
- reçoit en entrée :
  - le nom nameEntree du fichier (déjà existant) contenant le texte Chiffré, et
  - le nom nameSortie du fichier (à créer), dans lequel la fonction doit écrire le texte Déchiffré
- crée et ouvre en écriture un fichier nameSortie et écrit dedans le texte Déchiffré. Par exemple : nameEntree="texteInitial.txt" et nameSortie="texteDechiffre.txt"

Défie tes amis! ⚓︎

Trouver sur internet un livre quelconque de ton choix, au format .txt, téléchargez-le, puis placer-le dans le même répertoire que votre fichier.py.

On pourra par exemple en choisir un, tombé dans le domaine public, en français, sur le site du Projet Gutenberg.org. Vous ne savez pas lequel choisir ? Télécharger Une Saison en Enfer, d'Arthur Rimbaud

Renommez le fichier téléchargé de votre livre en monLivre.txt
Créer une fonction defi_jeu(filenameEntree,filenameSortie), qui automatise le chiffrement de César d'un livre stocké dans "monLivre.txt", ainsi cette fonction :
- reçoit en entrée une chaîne de caractère name="monLivre.txt" correspondant au nom du fichier texte qui contient ton livre quelconque téléchargé sur internet (au format .txt, et à l'état brut : sans aucun traitement).
- prépare le texte contenu dans le fichier name, au sens de : enlève les signes diacritiques, mets en majuscules, enlève les autres caractères non alphabétiques, et stocke le résultat dans une variable texteClair de type str
- Calcule un nombre entier aléatoire decalage compris entre 1 et 25 (pourquoi pas 0? pourquoi pas plus que 25? pourquoi pas moins de 0? ) Afficher cette valeur dans le terminal (pour que vous puissiez connaître le décalage que vous utilisez...)
- Chiffre le texteClair avec le decalage calculé aléatoirement (dans le point précédent), et
- stocke le résultat dans une variable texteChiffre de type str
- Enregistre le contenu de la variable texteChiffre dans un fichier "defi.txt" (à placer dans le même répertoire que votre fichier.py) Défie tes amis !! envoie-leur ton fichier et mets les au défi de le décoder !! Tu n'as pas d'amis ? Essaye de décoder ce livre