Verschlüsselung

Vorgehen für das S2 - 2-stündig

Nachdem wir gemeinsam die Grundlagen der Kommunikation in Netzen kennen gelernt haben, sollt ihr Euch nun eigenständig den Themenbereich Kryptologie erarbeiten.
Dazu findet ihr auf dieser Seite Aufgaben, die ihr bearbeiten sollt. Parallel zum Bearbeiten der Aufgaben, sollt ihr eine Dokumentation erstellen, also eine Art Lerntagebuch.
 

Details zu den Aufgaben

Teilweise beinhalten die Aufgaben eine Recherche - dann sollt ihr natürlich Informationen sammeln und diese zusammenfassen und umschreiben, also kein Copy & Paste! Denkt dabei daran, die Quellen festzuhalten sowie Zitate (nicht zu viele) kenntlich zu machen.
 
Teilweise ist es aber auch nötig, dass ihr eure Gedanken aufschreibt, also z.B. sollt ihr überlegen, wie ein Verfahren funktionieren könnte. Dabei ist es nicht sinnvoll vorher schon zu recherchieren, wie das Verfahren tatsächlich funktioniert - sondern wirklich eure Ideen und Gedanken dazu aufzuschreiben. Diejenigen, die sich diese Verfahren ausgedacht haben, haben manchmal Jahre dafür gebraucht - ich erwarte also nicht, dass ihr direkt die Lösung habt. Vielmehr möchte ich sehen, was ihr euch so dazu überlegt.
 

Details zum Lerntagebuch

Im Lerntagebuch soll euer Lernfortschritt erkennbar werden, d.h. ihr notiert das Datum und die Dauer der Beschäftigung und beschreibt kurz, womit ihr euch befasst habt, ob ihr Aha-Erlebnisse hattet und ob ihr noch Fragen habt, die bis dahin ungeklärt geblieben sind.

Format und Inhalte

Das Ganze soll entweder als PDF oder als nicht öffentliche HTML-Seite festgehalten werden, die mindestens folgendes beinhaltet:

• "Deckblatt": Wer macht hier was, warum, in welchem Rahmen
• Inhaltsverzeichnis: bei Word gibt's die Möglichkeit, automatisch eins erstellen zu lassen
• Inhalte: ausführliche Lösungen zu den bearbeiteten Aufgaben
• Lerntagebuch-Einträge: diese können zusammen mit dem eigentlich Inhalt oder getrennt davon notiert werden
• Glossar: Liste von Begriffen mit kurzen Erklärungen
• Quellen

Wenn es eine HTML-Seite ist, bitte den Quellcode, sowie Screenshots mitschicken.
Ihr dürft gern auch mehr machen, z.B. die optionale Aufgabe oder auch Begriffe/Zusammenhänge erläutern, nach denen ich nicht gefragt habe, die aber im Kontext Sinn machen. Das gibt natürlich Pluspunkte!

  Visuelle Kryptografie

Erklärungen

• Kryptologie (Informatik in der Schule)
• Kryptologie (OSZ Handel)
• Module zum Selbstentdecken (Uni-Wuppertal)

Aufgabe 1

• Zum Einsteigen ins Thema, bearbeitet bitte das Modul "Cäsar-Chiffren". Damit bekommt ihr einen Überblick über einige wichtige Begriffe und Zusammenhänge. Macht euch Notizen dazu.
• Damit sind wir bei den historischen Verschlüsselungsverfahren - recherchiert zu folgenden Begriffen, haltet die Verfahren stichwortartig fest und demonstriert die Verfahren jeweils an einem Beispiel.

  Skytale
• Caesar-Verschlüsselung
• Skytale-Verschlüsselung
• Gartenzaun-Verschlüsselung
• Atbash-Verschlüsselung
• Nun geht es darum, diese Begriffe zu ordnen und Zusammenhänge zu erkennen. Recherchiert zu folgenden Oberbegriffen, notiert auch dazu stichwortartig, worum es geht und erstellt mit all diesen Begriffen eine MindMap.
• Kryptologie
• Kryptographie
• Kryptoanalyse
• Steganographie
• mono- und polyalphabetische Verschlüsselung
• Substitution vs. Transposition
• symmetrische und asymmetrische Verschlüsselung
• Bearbeitet Arbeitsblatt 1 PDF DOC

Aufgabe 2

Zu den historischen Verschlüsselungsverfahren zählt auch das Vigenère-Verfahren.

• Findet zunächst heraus, wie es funktioniert und zu welcher Klasse von Verschlüsselungen es gehört.
• Verschlüsselt anschließend nachvollziehbar eine kurze Nachricht mit diesem Verfahren.
• Überlegt, wie man einen Vigenere-verschlüsselten Text dechiffrieren könnte.
• Recherchiert, was das Kasiski-Verfahren macht und wie es funktioniert.
• Bearbeitet Arbeitsblatt 2 PDF DOC
• Ordnet die neuen Begriffe in eure MindMap ein.

Aufgabe 3

• Recherchiere wie die One-Time-Pad-Verschlüsselung funktioniert.
• Erweitere Deine MindMap um den neuen Begriff.
• Notiere stichwortartig die Funktionsweise des One-Time-Pad.
• Überlege, warum das Verfahren als sicher (perfekte Sicherheit) eingestuft wird.
• Recherchiere, welche Bedingungen erfüllt sein müssen, damit diese Einstufung tatsächlich gilt.
• Recherchiere, welche Vor- und Nachteile das Verfahren hat.
• Recherchiere, was Kerckhoffs’ Prinzip ist und inwieweit das One-Time-Pad dazu passt.
• Wenn man sich genauer mit dem One-Time-Pad befasst, stößt man unweigerlich auf den Begriff modulo-Rechnung.
  Recherchiere was das ist bzw. wie es funktioniert und halte Deine Ergebnisse fest.

Aufgabe 4

Recherchiere zum Thema Diffie-Hellman-Algorithmus.

• Erweitere Deine MindMap um den neuen Begriff.
• Notiere stichwortartig die Funktionsweise.
• Welches Problem löst dieser Algorithmus?
• Welche Angriffsmöglichkeit auf Diffie-Hellman gibt es? Erläutere kurz dieses Verfahren.
• Link-Tipp: Fotostory

Aufgabe 5

Recherchiere zum Thema AES.

• Erweitere Deine MindMap um den neuen Begriff.
• Notiere stichwortartig die grobe Funktionsweise des AES.
• Nach welchen Prinzipien arbeitet der AES-Algorithmus?
• Wie hieß der Vorgänger von AES? Welches Problem dieses Verfahrens führte letztendlich zu AES?
• Welche Bedeutung hat AES zur Zeit?

Aufgabe 6

Recherchiere zum Thema RSA.

• Erweitere Deine MindMap um den neuen Begriff.
• Nach welchen Prinzipien arbeitet der RSA-Algorithmus?
• Erkläre an einem konkreten Beispiel wie der RSA-Algorithmus funktioniert.
• Welche Vor- und Nachteile hat RSA?
• Was ist eine Einwegfunktion? Welche Art Einwegfunktion nutzt RSA?
• Welche Angriffsmöglichkeiten gibt es generell auf moderne Verschlüsselungsverfahren?
• Link-Tipp: RSA-Animation

Optionale Aufgaben

• Programmiere z.B. mit JavaScript eine Caesar-Verschlüsselung (z.B. Rot13).
• Programmiere eine Vigenère-Verschlüsselung.
• Programmiere ein Tool, das eine Vigenère-Verschlüsselung analysiert und schrittweise knackt.

 

Viel Erfolg und hoffentlich auch ein bißchen Spaß!