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Klicktafel · Informatik · Klasse 5–8

Cäsar-Verschlüsselung knacken

Jeder Buchstabe rückt im Alphabet ein paar Stellen weiter. So schrieb schon Julius Cäsar geheime Briefe. Ihr verschlüsselt selbst, knackt fremde Geheimtexte und findet heraus, warum das Verfahren heute nicht mehr reicht.

Einstieg

Ein Zettel auf dem Lehrerpult

Diesen Zettel hat jemand auf dem Pult liegen lassen. Was steht da?

KHXWH NHLQH KDXVDXIJDEHQ

Ein Hinweis steht auf der Rückseite: Jeder Buchstabe ist im Alphabet gleich weit nach hinten gerückt.

Ihr kennt die Zahl nicht. Wie viele verschiedene Verschiebungen gibt es, die den Text wirklich verändern?

Station 1 · Verschlüsseln

Die Drehscheibe

Auftrag: Stellt Schlüssel 3 ein. Sucht außen den Klartext-Buchstaben und lest innen den Geheimbuchstaben ab. Verschlüsselt ein Wort.

3 Schlüssel

a → D

Geheimtext

klartext = blau und klein: die lesbare Nachricht

GEHEIMTEXT = rot und groß: die verschlüsselte Nachricht

Schlüssel = um wie viele Stellen gerückt wird

Schon Julius Cäsar schrieb vor über 2000 Jahren so: Für A setzte er D, also drei Stellen weiter. Das berichtet der römische Schriftsteller Sueton.

Station 2 · Ende und Rückweg

Hinter dem z geht es vorne weiter

Auftrag: Schaut auf das Ende der Leiste. Beantwortet erst beide Fragen, dann auflösen.

Schlüssel 3. Umrandet: Nach dem z geht es bei A weiter – wie bei der Uhr nach der 12 die 1.

Schlüssel 3: Was wird aus y?

Zum Entschlüsseln dreht man 3 zurück. Um wie viele Stellen müsste man stattdessen vorwärts drehen?

Station 3 · Knacken durch Ausprobieren

Alle Schlüssel durchprobieren

Auftrag: Knackt den Zettel aus dem Einstieg. Schiebt den Schlüssel, bis echte Wörter herauskommen.

Schlüssel 1

Woran erkennt ihr, dass ihr den richtigen Schlüssel gefunden habt?

Station 4 · Knacken durch Zählen

Ein Buchstabe verrät den Schlüssel

Auftrag: Sucht den Geheimbuchstaben, der am häufigsten vorkommt. Wenn er für e steht: Welcher Schlüssel ist es?

Tipp: In deutschen Texten ist e der häufigste Buchstabe, ungefähr jeder sechste.

Welcher Schlüssel wurde benutzt?

Station 5 · Bewerten

Warum Cäsar heute nicht mehr reicht

Auftrag: Lest die zwei Schwächen. Welche Änderung hilft gegen beide? Begründet.

1

Nur 25 Schlüssel. Ein Mensch probiert sie in ein paar Minuten durch, ein Computer in einem Augenblick.

2

Jeder Buchstabe wird immer gleich ersetzt. Aus e wird immer derselbe Geheimbuchstabe. Darum verrät die Häufigkeit den Schlüssel.

Regel der Fachleute (nach Auguste Kerckhoffs, 1883): Ein Verfahren muss sicher bleiben, auch wenn der Gegner es kennt. Geheim bleibt nur der Schlüssel.

Welche Änderung hilft gegen beide Angriffe?

Station 6 · Geschichte

Wie lange hielt Cäsars Geheimschrift?

Auftrag: Lest, woher der Name kommt. Dann schätzt.

Woher kommt der Name? Julius Cäsar war ein römischer Feldherr und Politiker. Er starb 44 vor Christus. Wenn er seinen Vertrauten etwas Geheimes schrieb, verschob er die Buchstaben um 3. Das berichtet der Schriftsteller Sueton. Ob Cäsar das Verfahren erfunden hat, weiß niemand – benannt ist es nach ihm.

Übrigens: Aus dem Namen Caesar wurde später der Titel für den Herrscher. Daher kommt unser Wort Kaiser.

Wann schrieb jemand die erste Anleitung zum Knacken solcher Geheimschriften auf, die wir kennen?

Station 7 · Geschichte

Von Cäsar bis heute

Auftrag: Deckt den Zeitstrahl Schritt für Schritt auf. Wer kannte das Verfahren, wer hat es geknackt?

Station 8 · Anwenden

Euer Geheimauftrag

Auftrag: Knackt den Auftrag und erledigt ihn – erst durch Zählen, dann mit dem Werkzeug.

Abschluss

Check

Auftrag: Entscheidet euch zuerst allein, dann auflösen.

Schlüssel 5: Was wird aus oma?

Was muss nach der Regel der Fachleute geheim bleiben?

Hinweise für Lehrkräfte

Jahrgang und Zeit

Klasse 5–8, Informatik oder Technik.
45 Minuten: Einstieg, Stationen 1–3 und 8.
90 Minuten: alle Stationen und Check; danach erstellen Paare eigene Geheimtexte füreinander.

Lernziele

  • Die Schülerinnen und Schüler verschlüsseln und entschlüsseln mit der Cäsar-Verschiebung, auch über das Ende des Alphabets hinaus.
  • Sie unterscheiden Klartext, Geheimtext, Verfahren und Schlüssel.
  • Sie knacken einen Geheimtext durch Ausprobieren und durch Zählen von Buchstaben.
  • Sie begründen, warum ein sicheres Verfahren viele Schlüssel braucht und nicht von seiner Geheimhaltung abhängen darf.

Typische Fehlvorstellungen

  • „Ein großer Schlüssel wie 13 ist sicherer als 3.“ Richtig ist: Alle 25 Schlüssel sind gleich schnell durchprobiert.
  • „Ein geheimes Verfahren ist sicher.“ Richtig ist: Sicher ist nur, was auch dann hält, wenn der Gegner das Verfahren kennt.
  • „Verschlüsseln und Codieren sind dasselbe.“ Richtig ist: Morsezeichen oder ASCII haben keinen geheimen Schlüssel; jeder mit der Tabelle kann sie lesen.
  • „Cäsar hat eine Drehscheibe benutzt.“ Richtig ist: Cäsar brauchte keine. Bekannt wurde die Chiffrierscheibe durch Leon Battista Alberti, der sie 1467 beschrieb.

Vereinfachungen

  • Cäsar schrieb mit dem lateinischen Alphabet, das damals weniger Buchstaben hatte. Die Seite nutzt die 26 heutigen Buchstaben.
  • ä, ö, ü und ß werden zu ae, oe, ue und ss. Ziffern, Leer- und Satzzeichen bleiben stehen. Echte Geheimtexte lassen die Leerzeichen meist weg, weil Wortlängen beim Knacken helfen.
  • Der Häufigkeitstrick braucht längere Texte. Bei kurzen Texten ist e nicht immer vorn.

Zur Geschichte

  • Sueton nennt Briefe an Vertraute über private Dinge. Dass Cäsar das Verfahren im Krieg nutzte, steht dort nicht, auch wenn es oft so erzählt wird.
  • Im Gallischen Krieg schickte Cäsar einem belagerten Heerführer eine Nachricht in griechischen Buchstaben, an einen Speer gebunden (Cäsar, Gallischer Krieg 5,48). Das war eine fremde Schrift, keine Verschiebung.
  • Sueton nennt bei Augustus AA für X. Was mit Y und Z war, sagt er nicht.

Material ohne Bildschirm

Zwei Kreise aus Pappe mit je 26 Feldern, mit einer Musterbeklammer verbunden, ergeben eine Drehscheibe für jedes Paar.

An der Tafel

Adresse mit #tafel startet den Tafelmodus, #tafel-9 den Geheimauftrag. → / Bild↓ weiter, ← / Bild↑ zurück, Esc beendet. Die Seite speichert nichts im Browser.

Weiterführend

Hashwerte und Passwörter: Warum man ein gespeichertes Passwort nicht „entschlüsselt“.

Eigenen Geheimauftrag erstellen

Tippt einen Auftrag ein und wählt einen Schlüssel. Der Link öffnet diese Seite mit eurem Geheimtext auf Station 8. Im Link steht nur der Geheimtext, nicht der Schlüssel. Den Link könnt ihr z. B. per QR-Code an die iPads geben.

Geheimtext:

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