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Klicktafel · Informatik · Klasse 5–7 · Reihe Kryptographie, Tafel 1

Die Freimaurer-Chiffre

Aus Buchstaben werden Zeichen aus einem Gitter. Ihr entziffert einen abgefangenen Zettel, baut die Zeichen selbst, verschlüsselt und entschlüsselt eigene Sätze – und findet heraus, was an dieser Geheimschrift eigentlich geheim ist.

Einstieg

Eve hat einen Zettel abgefangen

Aliceschreibt
Evelauscht
Bobliest

Eve kennt die Zeichen nicht. Aber sie hat gehört, dass einer dieser vier Sätze auf dem Zettel steht.

Welcher Satz steht auf dem Zettel? Ihr kennt die Zeichen nicht – vergleicht genau.

Station 1 · Der Bauplan

Jedes Zeichen ist ein Stück Gitter

Auftrag: Vermutet zuerst, wie das Zeichen für E aussieht. Dann tippt E an. Danach findet das Zeichen für euren Anfangsbuchstaben.

?

Tippt einen Buchstaben im Gitter an.

  • Das Zeichen sind die Linien rund um das Feld des Buchstabens.
  • Zweites Gitter und zweites X: dasselbe Zeichen mit Punkt.
  • Im X ist das Zeichen ein Winkel: V, >, < oder Λ.
  • Ä, Ö, Ü und ß gibt es nicht: Alice schreibt AE, OE, UE und SS.

Station 2 · Alice verschlüsselt

Aus eurem Satz wird Geheimschrift

Auftrag: Eine Person zeichnet die ersten drei Zeichen eines Satzes an die Tafel. Die Klasse prüft mit dem Bauplan. Dann tippt den Satz ein und vergleicht.

Alice schreibt (höchstens 40 Zeichen):

Bauplan zum Nachsehen

Ziffern und Satzzeichen bleiben, wie sie sind. Das verrät Eve schon etwas. Darum besser weglassen oder Zahlen als Wort schreiben.

Station 3 · Bob entschlüsselt

Zurück von den Zeichen zum Text

Auftrag: Entziffert links die Botschaft mit dem Bauplan. Rechts tippt ihr Zeichen von einem Zettel ab – erst raten, dann „Entschlüsseln“.

Botschaft von Alice an Bob
Bobs Maschine: Zeichen eintippen

Station 4 · Eve lauscht

Was ist hier eigentlich geheim?

Auftrag: Seht euch die Tabelle an. Entscheidet dann für Eve und begründet.

Die ganze Chiffre: Jeder Buchstabe hat immer genau ein Zeichen.

Fachbegriff: monoalphabetische Substitution

Substitution heißt Ersetzen: Jeder Buchstabe wird durch etwas anderes ersetzt. Monoalphabetisch heißt: immer nach derselben einen Tabelle. Aus A wird jedes Mal dasselbe Zeichen. Hier sind die Ersatzzeichen Symbole, das Prinzip bleibt gleich.

Eve hat den Bauplan im Internet gefunden. Was fehlt ihr noch, um jede Nachricht von Alice zu lesen?

Abschluss

Check

Auftrag: Entscheidet euch zuerst, dann auflösen.

1 · Welcher Buchstabe ist das?

2 · Was heißt „monoalphabetisch“?

3 · Eve kennt das Gitter. Was kann sie lesen?

Hinweise für Lehrkräfte

Jahrgang und Zeit

Klasse 5–7, Informatik. Tafel 1 der Reihe Kryptographie.

45 Minuten: Einstieg 10 · Gitter 10 · Ver- und Entschlüsseln 15 · Eve und Check 10.

90 Minuten: zusätzlich Partnerarbeit: Zettel schreiben und tauschen; eine Eve-Gruppe bekommt den Bauplan nicht und sucht nur nach gleichen Zeichen und Wortlängen. Danach Gespräch: Was hat Eve verraten?

Lernziele

  • Buchstaben nach dem Gitter- und X-Schema in Zeichen umwandeln und zurück.
  • Verschlüsseln und Entschlüsseln als zwei Richtungen desselben Verfahrens beschreiben.
  • Die Freimaurer-Chiffre als monoalphabetische Substitution einordnen.
  • Begründen, dass hier das Verfahren das ganze Geheimnis ist: Wer das Schema kennt, liest alles.

Typische Fehlvorstellungen

  • „Fremde Zeichen sind sicherer als Buchstaben.“ Richtig ist: Ob A durch D oder durch ein Symbol ersetzt wird, ändert nichts. Gleiche Buchstaben bleiben gleiche Zeichen.
  • „Ohne den Bauplan ist es unknackbar.“ Richtig ist: Muster (gleiche Zeichen, Wortlängen, Häufigkeiten) verraten viel – der Einstieg zeigt es.
  • „Verschlüsselt ist, was ich nicht lesen kann.“ Richtig ist: Ohne Schlüssel ist die Chiffre nur so geheim wie ihr Verfahren. Ist es bekannt, wirkt sie wie eine Codierung.

Figuren der Reihe

Alice schreibt, Bob liest, Eve lauscht (von englisch eavesdropper). So heißen die Rollen auch in Fachbüchern. Farben stehen nie allein, der Name steht immer dabei.

Anschluss: Die Regel von Kerckhoffs ist hier nur Ausblick; ausführlich folgt sie in Tafel 3 der Reihe.

Name und Variante

Der Name kommt von den Freimaurern, die die Geheimschrift seit dem frühen 18. Jahrhundert für Notizen und Briefe nutzten; englisch heißt sie Pigpen cipher. Es gibt mehrere Fassungen der Freimaurer-Chiffre. Hier die gängige, wie in der Übersichtstafel Verschlüsselung: Gitter A–I ohne Punkt, Gitter J–R mit Punkt, X mit S–V ohne Punkt, X mit W–Z mit Punkt (oben, links, rechts, unten). Zettel der Klasse nach anderen Vorlagen können abweichen.

An der Tafel

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