Dreißig Übungen zu Caesar, Vigenère, Schlüsseln, Signaturen und Zertifikaten: rechnen, analysieren und Verfahren beurteilen.
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Übungsaufgaben
Dreißig Übungen in gemischter Reihenfolge — du klickst, ziehst, ordnest, rechnest und knobelst. Jede Übung gibt dir sofort eine Rückmeldung, und zu jeder Aufgabe gibt es zwei gestufte Tipps: Der erste zeigt die Richtung, der zweite den entscheidenden Schritt. Die Chips zeigen das Anforderungsniveau: AFB I heißt wiedergeben und direkt anwenden, AFB II selbst entscheiden und verknüpfen, AFB III begründen, beurteilen oder eine Falle durchschauen. Aufgaben mit dem Chip Mix verbinden Wissen aus früheren Unterkapiteln, bei Trick steckt eine Falle drin. Fährst du über ein unterstrichenes Arbeitswort, siehst du, was es genau von dir verlangt.
A1
Wie ein Zertifikat schützt
AFB I
Fasse zusammen, wie ein Zertifikat den Man-in-the-Middle-Angriff verhindert: Setze den Satz aus den Bausteinen zusammen. Zwei Bausteine gehören nicht dazu.
Setze den Bauplan von links nach rechts zusammen. Ein Klick legt den Baustein auf den nächsten freien Platz, ein Klick im Bauplan legt ihn zurück. Enter funktioniert genauso.
Die Zertifizierungsstelle signiert die Zuordnung von Schlüssel und Inhaber mit ihrem privaten Schlüssel. Ändert der Angreifer den Schlüssel, passt die Signatur nicht mehr, und eine neue Signatur kann er ohne den privaten Schlüssel der Zertifizierungsstelle nicht erzeugen. Verschlüsselt wird dabei nichts.
Der Satz hat zwei Teile: Was bestätigt die Zertifizierungsstelle, und warum kann ein Angreifer das nicht nachmachen?
Fälschen könnte der Angreifer die Bestätigung nur mit dem privaten Schlüssel der Zertifizierungsstelle. Ein Zertifikat verschlüsselt keine Nachrichten.
A2
Von Gigabyte zu Sekunden
AFB II
Eine Datei wird hybrid verschlüsselt: Die Daten laufen symmetrisch mit 400 MB/s durch AES, zusätzlich braucht das asymmetrische Verschlüsseln des Sitzungsschlüssels einmalig 0,02 s. Stelle die Rechenkette auf, die aus der Dateigröße in GB die Gesamtdauer in s berechnet (1 GB = 1000 MB).
Stecke die Rechenmaschine zusammen: Klick auf einen Block hängt ihn hinten an die Kette, Klick auf einen Kettenblock nimmt ihn wieder heraus. Der Probelauf zeigt unter jedem Block den Zwischenwert. Tastatur: Enter wie Klick, in der Kette Shift+←/→ verschiebt, Entf entfernt.
Erst von GB zu MB (· 1000), dann durch die Geschwindigkeit teilen (: 400 MB/s) ergibt die Dauer der symmetrischen Verschlüsselung; 0,02 s für den Sitzungsschlüssel kommen einmal dazu. Für 2 GB: 2000 : 400 + 0,02 = 5,02 s.
Rechne zuerst die Dateigröße von GB in MB um und teile dann durch die Geschwindigkeit in MB/s.
Die 0,02 s fallen nur einmal an, unabhängig von der Dateigröße: Sie werden am Ende addiert und nicht mit der Größe multipliziert.
A3
Vom Muster zum Schlüsselbuchstaben
AFB II
Ein abgefangener Vigenère-Geheimtext hat 60 Buchstaben. Die Folge WKU beginnt an den Positionen 7, 22 und 52. Analysiere den Geheimtext Schritt für Schritt: Was folgt aus dem Muster, und wie kommst du zum Schlüssel?
Spiele den Rechenweg Schritt für Schritt durch: Was passiert als Nächstes? Nur die richtige Karte bringt dich weiter.
Aus den Abständen 15 und 30 folgt eine Schlüssellänge von 3, 5 oder 15. Bei Länge 5 hat jede Spalte 12 Buchstaben, genug für eine Häufigkeitsanalyse. Der häufigste Buchstabe K steht für E, die Verschiebung ist 6, der Schlüsselbuchstabe G.
Teile den Weg in Stufen auf: erst die Abstände wiederholter Folgen, dann mögliche Schlüssellängen, dann die Spalten.
Jede Spalte ist eine Caesar-Verschlüsselung. Die Verschiebung ergibt sich aus dem Abstand zwischen E und dem häufigsten Geheimtextbuchstaben.
