Grundlagen der Kryptographie - Klassische symmetrische Verschlüsselungsverfahren

Grundlagen der Kryptographie

Berufliche Schulen | Gymnasium | Mittlere Schulformen

Informatik & Medienbildung

9. | 10. | 11. Klasse

5 - 8 Unterrichtsstunden

Beschreibung

Anhand einfacher und historisch relevanter Chiffren betrachten Ihre Schülerinnen und Schüler ausgehend von der klassischen Cäsar-Verschlüsselung einige mono- und polyalphabetische Verschlüsselungen. Dabei werden die Grundbegriffe der Kryptographie und die fundamentale Idee der symmetrischen Verschlüsselung erarbeitet. Neben den Verfahren selbst erhalten die Schülerinnen und Schüler auch einen spannenden Einblick in deren Sicherheit und entwickeln mögliche Angriffe, um diese Chiffren zu entziffern. Zur Untersuchung der Sicherheit werden die Häufigkeitsanalyse von Buchstaben und Bigrammen sowie der Kasiski-Test zur Ermittlung der Schlüssellänge thematisiert.
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Kompetenzen

Klassenstufe:9–11 (in Teilen auch: 7/8)
Dauer:5–8 Unterrichtsstunden
Lernziele:Die Lernenden 1. ver- und entschlüsseln mithilfe mono- und polyalphabetischer Verschlüsselungsverfahren, 2. argumentieren, indem sie verschiedene Chiffren und deren Sicherheit begründet miteinander vergleichen, 3. kommunizieren und kooperieren, indem sie untereinander verschlüsselte Nachrichten austauschen.
Thematische Bereiche:Kryptographie, Kryptoanalyse, symmetrische Verschlüsselungsverfahren, Cäsar-Verschlüsselung, Häufigkeitsanalyse, Kasiski-Test
Kompetenzen:Argumentieren, Kommunizieren und Kooperieren

Inhaltsangabe

Benötigt

  • Tablet/Laptop pro Schülerpaar für die Aufgaben zur Entzifferung der Geheimtexte
  • Tablet/Smartphone mit Internetzugang pro Schülerpaar zur Verwendung verlinkter Onlinetools

Einstieg

Thema:Monoalphabetische Verschlüsselung
M 1Wie lautet das Passwort? – Einstieg in die Verschlüsselung
Benötigt:Bilanz2021.xlsx
M 2Das Cäsar-Verfahren
M 3Wie sicher ist das Cäsar-Verfahren?

Erarbeitung

Thema:Vergleich der Funktion und Sicherheit verschiedener monoalphabetischer Verschlüsselungsverfahren
M 4Symmetrische Verschlüsselungsverfahren – Informationen
M 5Symmetrische Verschlüsselungsverfahren – Steckbrief
M 6Häufigkeitsanalyse für monoalphabetische Verschlüsselungen
M 7Wie schwer ist die Entzifferung monoalphabetischer Substitutionschiffren?
Benötigt:MonoalphabetischeSubstitution.xlsx
Thema:Polyalphabetische Verschlüsselung mit dem Vigenère-Verfahren
M 8Das Vigenère-Verfahren als Beispiel für eine polyalphabetische Substitution
M 9Entzifferung des Vigenère-Verfahrens

Ergebnissicherung

Thema:Zusammenfassende Übungsaufgaben
M 10Zusammenfassung zu symmetrischen Verschlüsselungsverfahren

Benötigte Dateien

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