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Guida per i docenti

Per l’uso in classe il sito mette a disposizione un simulatore con una modalità per la LIM, link e codici QR che aprono una configurazione già pronta, messaggi storici da decifrare, esercizi autocorretti con varianti numerate e schede da stampare. Gli argomenti delle lezioni toccano alcune voci delle Linee guida di Informatica, Sistemi e reti e TPSIT, elencate in fondo alla pagina.

Il sito non richiede account e non salva dati personali. I progressi degli esercizi e la scelta del tema restano nel browser in cui sono stati registrati: non passano da un dispositivo all’altro e il docente non li vede.

Il simulatore alla LIM

La pagina iniziale del sito è il simulatore. La modalità LIM alza il contrasto, con i testi secondari pieni e i bordi più marcati, e porta la pagina a schermo intero se il browser lo consente; la disposizione dei comandi resta la stessa.

1. Aprire il simulatore.
2. Premere «Modalità LIM», in alto a destra.
3. Per uscire, premere di nuovo «Modalità LIM». Se la pagina è a schermo intero, basta anche il tasto Esc.

Il simulatore completo richiede una finestra larga almeno 1024 pixel e alta almeno 576. In una finestra più piccola, per esempio sul telefono, compare una versione ridotta con finestrelle, tastiera e lampade: le posizioni dei rotori si regolano con le frecce, il resto della configurazione si cambia solo nel simulatore completo.

Per far vedere il percorso del segnale, il menu in basso a destra dello schema ha tre velocità: «Normale», «Al rallentatore» e «Passo passo». In «Passo passo», dopo ogni tasto, i pulsanti ◀ e ▶ mostrano il percorso della corrente un passaggio alla volta, dal movimento dei rotori alla lampada.

Per cifrare un testo intero senza batterlo lettera per lettera:

1. Scrivere il testo nel campo in fondo al foglio, a sinistra.
2. Premere «Digita»: la macchina batte le lettere una alla volta, e il foglio le riporta in gruppi di cinque insieme alle lampade accese.

Il simulatore toglie spazi, apostrofi e accenti; il pannello «Opzioni», accanto al campo, scrive X al posto del punto e le cifre in lettere. «Annulla», sul foglio, riporta indietro i rotori di una lettera, cosa che sulla macchina reale non si poteva fare.

Link condivisibili e codici QR

L’indirizzo del simulatore contiene la configurazione della macchina: modello, riflettore, rotori, anelli, posizione iniziale e cavi. Lo stesso indirizzo apre la macchina impostata allo stesso modo su qualunque computer, e sul telefono nella versione ridotta.

1. Impostare la macchina.
2. Premere «Condividi», in alto a destra.
3. Premere «Copia il link», oppure «Mostra il codice QR» per proiettare il codice alla LIM e farlo inquadrare con la fotocamera del telefono.

Il link riporta la posizione iniziale dei rotori, non quella raggiunta dopo le lettere battute. Con l’opzione «Includi le lettere digitate» il link riapre la macchina con il messaggio già battuto, e il foglio mostra i tasti premuti e le lampade accese. Senza l’opzione il link porta solo la chiave, e il testo cifrato si può scrivere alla lavagna: per esempio, con questa chiave il testo cifrato QEZKD XNWJF UKNMF S torna ATTACCATEALLALBA.

Anche l’indirizzo nella barra del browser segue la configurazione, e copiato da lì funziona come il link di «Condividi».

Messaggi storici

Il menu «Carica una chiave», accanto al titolo «Chiave del giorno» sul foglio a sinistra del simulatore, contiene nel gruppo «Messaggi storici» quattro messaggi intercettati durante la guerra, in ordine di data: le due parti di un rapporto della divisione SS-Totenkopf durante l’operazione Barbarossa (7 luglio 1941), un messaggio trasmesso dal sommergibile U-264 (19 novembre 1942) e l’ultimo della nave da battaglia Scharnhorst (26 dicembre 1943).

1. Scegliere un messaggio nel gruppo «Messaggi storici».
2. Premere «Digita»: il testo cifrato è già nel campo, e le lampade danno il testo in chiaro, in tedesco.
3. Premere «Contesto» per leggere la storia del messaggio, i dettagli da notare, la traduzione e le fonti.

Per Barbarossa il pannello descrive anche la procedura dell’indicatore del 1940, da riprodurre sulla macchina. I messaggi storici non sono nella versione ridotta per il telefono, e il link di «Condividi» porta la chiave del messaggio ma non il testo cifrato né il contesto.

Esercizi e varianti

Gli esercizi sono divisi in tre livelli, operatore, meccanica e matematica, e si correggono da soli. Ogni variante nasce da un numero fra uno e 999 999, il seme, che compare in testa all’esercizio («Variante 4827») e nell’indirizzo della pagina (?seme=4827). Lo stesso numero dà a tutti lo stesso esercizio.

Per assegnare la stessa variante a tutta la classe:

1. Aprire l’esercizio e leggere il numero della variante.
2. Condividere l’indirizzo della pagina, oppure scrivere il numero alla lavagna: ogni studente lo scrive in «Numero della variante» e preme «Apri».

Per esempio, questa è la variante 4827 di «Decifra un messaggio». «Nuova variante» estrae un altro numero. La soluzione è disponibile a chi svolge l’esercizio, con «Mostra la soluzione»; negli esercizi sulla macchina, sotto la soluzione, «Rivedi nel simulatore» apre il simulatore con la chiave e il messaggio della variante.

Schede stampabili

Le schede sono fogli A4 per lavorare senza computer. Ogni scheda ha un numero, che fa da seme, e contiene un foglio chiave del mese sul modello di quelli della Luftwaffe, i messaggi da decifrare con il loro indicatore e gli esercizi scelti. Una serie per la classe usa numeri consecutivi, quindi ogni studente riceve una scheda diversa.

1. Aprire le schede stampabili.
2. Scrivere in «Numero della prima scheda» un numero fra uno e 999 999, e in «Schede (una per studente)» quante schede servono, fino a 40.
3. Scegliere in «Messaggi da decifrare» quanti messaggi mettere in ogni scheda, da zero a tre, e spuntare gli esercizi da aggiungere.
4. Lasciare spuntata «Aggiungi le soluzioni su pagine separate, in fondo» per avere le soluzioni di tutta la serie dopo l’ultima scheda.
5. Premere «Stampa».

La riga sotto il numero della prima scheda conferma la serie, per esempio «Verranno stampate 25 schede, dalla n. 100 alla n. 124». L’indirizzo della pagina conserva solo il primo numero e il numero di schede. Per esempio, questo link apre la serie dalla n. 100 alla n. 124 con le opzioni di partenza: due messaggi, gli esercizi «Dove saranno i rotori?», «Un crittogramma impossibile» e «Contare i collegamenti del pannello» e le soluzioni in fondo. Con queste opzioni ogni scheda occupa tre pagine.

Gli esercizi di una scheda sono la variante con lo stesso numero dell’esercizio in linea: la scheda n. 100 ha lo stesso «Dove saranno i rotori?» della variante 100 in linea.

Collegamenti con il curricolo

Le voci fra caporali vengono dalle Linee guida per il secondo biennio e il quinto anno degli istituti tecnici (Direttiva 16 gennaio 2012, n. 4), indirizzo Informatica e telecomunicazioni, articolazione Informatica.

Informatica

Fra le conoscenze del secondo biennio le Linee guida indicano «Principali strutture dati e loro implementazione» e «Teoria della complessità algoritmica». Un rotore è una permutazione delle 26 lettere e si implementa con un array: la lezione I rotori mostra come la posizione e l’anello cambiano la lettera in uscita, e La matematica di Enigma compone le permutazioni dell’intera macchina. Quante chiavi conta le impostazioni fattore per fattore, e l’esercizio Trova la posizione iniziale risolve per tentativi un problema ristretto a 26 possibilità. Il confronto fra le 26 prove dell’esercizio e il numero di chiavi contato nella lezione dà la misura di una ricerca esaustiva sull’intero spazio delle chiavi.

Sistemi e reti

Fra le conoscenze del quinto anno compaiono le «Tecniche crittografiche applicate alla protezione dei sistemi e delle reti». Enigma è un cifrario simmetrico: il messaggio torna in chiaro solo su una macchina impostata come quella del mittente (Che cos’è Enigma). La lezione Fogli chiave e procedure descrive i due livelli della chiave, quella del giorno, distribuita in anticipo su carta, e quella del messaggio, diversa per ogni messaggio e trasmessa cifrata: lo stesso schema di una chiave di sessione protetta da una chiave a lungo termine. La sezione Crittoanalisi racconta attacchi che partivano dalle procedure degli operatori, come la chiave del messaggio cifrata due volte (Rejewski e la teoria dei cicli) e i pezzi di testo prevedibili (Il crib e la Bombe).

Tecnologie e progettazione di sistemi informatici e di telecomunicazioni

Il secondo biennio comprende i «Principi di teoria e di codifica dell’informazione». Prima di essere cifrato, un testo va ridotto alle 26 lettere della tastiera, con le convenzioni descritte sopra per il campo di «Digita»; la lezione Dalla sostituzione al rotore mostra perché una sostituzione fissa lascia passare le frequenze delle lettere. Fra le abilità del quinto anno c’è «Progettare semplici protocolli di comunicazione»: la procedura dell’indicatore è un protocollo fra due operatori, e l’esercizio La procedura dell’indicatore chiede di ricavare la chiave del messaggio da un indicatore e di decifrare il testo.