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Klicktafel · Informatik · Klasse 7–10 · Übersicht der Reihe

Verschlüsselung: von der Skytale bis AES

Die Landkarte für die ganze Reihe: Was ist überhaupt Verschlüsselung, welche elf Stationen gibt es, wie knackt man jede – und warum ist das Geheimnis heute nur noch der Schlüssel?

Einstieg

Fünf Zettel, ein Wort

Alle fünf Zettel sind aus demselben Wort entstanden. Lesen kann man auf den ersten Blick keinen.

A····  ·–  ··–·  ·  –·
BSEFGRU4=
CKDIHQ
Da74e538f 7706bd77 …
EHeute Abend fährt ein Nordseekutter.

Welche Zettel sind wirklich verschlüsselt?

Station 1 · Begriffe

Unlesbar ist nicht gleich verschlüsselt

Auftrag: Tippt jeden Fall so oft an, bis der passende Begriff erscheint. Erst einigen, dann „Prüfen“.

Codierung

Andere Schreibweise nach offener Regel. Jeder kann zurück.

Morse, ASCII, Base64

Verschlüsselung

Zurück geht es nur mit dem passenden Schlüssel.

Cäsar, Enigma, AES

Hash

Fingerabdruck einer Nachricht. Kein Weg zurück, auch nicht mit Schlüssel.

SHA-256

Versteckt

Steganografie: Die Nachricht wird unsichtbar gemacht. Wer sie findet, kann sie lesen.

Geheimtinte, Anfangsbuchstaben

Station 2 · Die Reihe

Elf Verfahren – und wie man sie knackt

Auftrag: Wählt ein Verfahren. Vermutet erst, wie man es knacken könnte – dann aufdecken.

Station 3 · Schlüsselzahl

Je mehr Schlüssel, desto sicherer?

Auftrag: Balken = Ziffern der Schlüsselzahl. Vermutet zuerst, welche Verfahren geknackt wurden – dann antippen.

Alle AES-128-Schlüssel durchprobieren? Angenommen, Rechner schaffen 1018 Schlüssel pro Sekunde (eine Trillion).

Station 4 · Roter Faden

Was darf der Gegner wissen?

Auftrag: Versucht das Wort zu lesen. Dann verrät die Lehrkraft das Gitter.

Ihr kennt jetzt das Gitter. Was ist an dieser Schrift noch geheim?

Abschluss

Check

Auftrag: Entscheidet euch bei jeder Frage zuerst, dann auflösen.

Jemand schickt „SEFGRU4=“ und sagt: „Das ist verschlüsselt.“ Stimmt das?

Die Passwort-Hashes einer Webseite wurden gestohlen. Was können Angreifer tun?

Eine Datei ist mit AES verschlüsselt, der Schlüssel stammt aus einem Passwort. Wo setzt ein Angreifer an?

Hinweise für Lehrkräfte

Jahrgang und Zeit

Klasse 7–10, Informatik. Gedacht als Auftakt und als Landkarte, auf die man im Lauf der Reihe zurückkommt.

45 Minuten: Einstieg, Station 1, Station 2 mit drei bis vier Verfahren passend zur Klasse. 90 Minuten: alle Stationen, in Station 2 jede Gruppe ein Verfahren vorstellen lassen (Vermutung → Aufdecken).

Lernziele

  • Codierung, Verschlüsselung, Hash und Verstecken (Steganografie) unterscheiden und an Beispielen begründen.
  • Zu jedem Verfahren der Reihe die Grundidee und den Weg zum Knacken nennen.
  • Begründen, warum eine große Schlüsselzahl nötig, aber nicht ausreichend ist.
  • Die Regel von Kerckhoffs erklären: Sicherheit hängt nur am Schlüssel, nicht am geheimen Verfahren.

Typische Fehlvorstellungen

  • „Was ich nicht lesen kann, ist verschlüsselt.“ Richtig ist: Morse oder Base64 sind Codierungen ohne Geheimnis.
  • „Hashes kann man entschlüsseln.“ Richtig ist: Man kann nur raten und vergleichen.
  • „Viele Schlüssel = sicher.“ Richtig ist: Die Tauschtabelle (26! Schlüssel) fällt durch Häufigkeitsanalyse.
  • „Ein geheimes Verfahren ist sicherer.“ Richtig ist: Öffentliche, viel geprüfte Verfahren wie AES sind vertrauenswürdiger.
  • „Turing hat die Enigma allein geknackt.“ Richtig ist: Polnische Mathematiker brachen sie ab 1932; Bletchley Park baute darauf auf.

Bauprinzip der Reihe

Jede Tafel der Reihe beginnt mit einem Geheimtext, den die Klasse knacken soll – der Text ist das Problem, „Was steht da?“ die Frage. Der rote Faden über alle Tafeln ist die Regel von Kerckhoffs.

Reihenfolge didaktisch, nicht streng zeitlich: AES (2001) steht vor Schlüsseltausch (1976) und RSA (1977). So schließt AES die Linie der Verfahren mit einem gemeinsamen Schlüssel ab und wirft die Frage auf, die die nächsten Stationen beantworten: Wie kommt dieser Schlüssel sicher zum anderen? Die Jahreszahlen stehen auf jeder Karte, die Klasse kann den Sprung selbst entdecken.

Klassenstufen auf den Karten sind eine grobe Orientierung. Ob z. B. Station 3 mit Zehnerpotenzen passt, entscheidet die Lehrkraft für ihre Klasse.

Die Reihe mit Adressen

Nr.VerfahrenAdresseKlasseStand

Ist eine Tafel der Reihe veröffentlicht, im Skript dieser Seite bei ihr tafel: "<ordner>" eintragen und entwurf entfernen. Dann erscheint in Station 2 der Link „Zur Tafel“.

An der Tafel

Adresse mit #tafel startet den Tafelmodus, #tafel-3 die dritte Tafel. → / Bild↓ weiter, ← / Bild↑ zurück, Esc beendet. Die Seite speichert nichts im Browser.