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Verschlüsselung Klasse 8/9 ​

Woher weißt du eigentlich, dass niemand deine Nachricht unterwegs liest? Dieses Problem ist viel älter als das Internet.

Caesar und Kleopatra ​

Julius Caesar schickte Botschaften über weite Strecken, zu Pferd oder per Schiff. Fiel ein Bote in feindliche Hände, war die Nachricht verraten. Caesars Lösung: Er verschob jeden Buchstaben um eine feste Anzahl von Stellen im Alphabet.

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Klartext:   a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z
Schlüssel 3 ↓ ↓ ↓ …
Geheimtext: D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C

"hallo"  →  "KDOOR"

Merke: Bausteine einer Verschlüsselung

  • Klartext (M, message): die lesbare Nachricht
  • Geheimtext (C, ciphertext): die verschlüsselte Nachricht
  • Schlüssel (K, key): das Geheimnis, mit dem umgewandelt wird, bei Caesar die Verschiebung
Übung: Entschlüssle mit Schlüssel 2

i g j g k o → Tipp: Gehe jeden Buchstaben zwei Stellen zurück.

Schwäche: Es gibt nur 25 sinnvolle Schlüssel. Man probiert sie einfach alle aus (→ Kryptoanalyse).

Ziele der Verschlüsselung ​

SchutzzielFrage
VertraulichkeitKönnen nur Berechtigte die Nachricht lesen?
IntegritätWurde die Nachricht unterwegs verändert?
AuthentizitätStammt die Nachricht wirklich vom Absender?

Das Schlüsseltauschproblem ​

Caesar schickt Kleopatra eine verschlüsselte Nachricht und den Schlüssel „3“ auf demselben Schiff. Wird das Schiff gekapert, ist alles verloren.

Merke: Schlüsseltauschproblem

  • Der Schlüssel muss auf sicherem Weg übertragen werden.
  • Er darf nicht auf demselben Weg wie die Nachricht und nicht im Klartext reisen.
  • Aber: Wie tauscht man einen Schlüssel sicher aus, bevor man sicher kommunizieren kann?

Symmetrisch und asymmetrisch ​

Symmetrische VerschlüsselungAsymmetrische Verschlüsselung
Ideederselbe Schlüssel zum Ver- und Entschlüsselnein Schlüsselpaar: öffentlicher und privater Schlüssel
BeispielCaesar, AESRSA
Schlüsseltauschproblematischkein geheimer Austausch nötig
Schlüssel bei n Personenjedes Paar braucht einen eigenen: n · (n − 1) / 2jede Person ein Paar: 2 · n

So funktioniert das Schlüsselpaar ​

Merke: Asymmetrische Verschlüsselung

  1. Bob erzeugt ein Schlüsselpaar. Den privaten Schlüssel behält er geheim, den öffentlichen Schlüssel darf jeder haben.
  2. Alice verschlüsselt ihre Nachricht mit Bobs öffentlichem Schlüssel.
  3. Nur Bobs privater Schlüssel kann diese Nachricht wieder entschlüsseln, nicht einmal Alice selbst.

Man kann sich den öffentlichen Schlüssel wie ein offenes Vorhängeschloss vorstellen, das Bob an alle verteilt: Jeder kann damit eine Kiste zuschließen, aber nur Bob hat den Schlüssel zum Aufschließen.

Weiterlesen ​

  • Mathematik dahinter: RSA Oberstufe
  • Historische Verfahren wie Vigenère oder Gartenzaun: CrypTool Online