Caesar und Häufigkeitsanalyse: Übungen – Informatik Grundkurs

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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.

Regeln und Beispiele

AFB I

Beim Caesar-Verfahren gelten feste Regeln. Ordne jeder Karte die dazu passende zu: Decke immer zwei Karten auf, die zusammengehören.

Decke zwei Karten auf, die zusammengehören. Mit der Tastatur: Tab zur Karte, Enter aufdecken, Pfeiltasten zum Wandern.

Bei X, Y, Z läuft die Verschiebung über das Ende hinaus: X hat die Nummer 23, 23 + 3 = 26, und 26 mod 26 ergibt 0, also A. Zurück um 5 Stellen ist dasselbe wie 26 − 5 = 21 Stellen vor.

Denke an die Nummern A = 0 bis Z = 25: Was passiert, wenn die Summe 26 oder mehr ergibt?

Zurück um k Stellen ist dasselbe wie vor um 26 − k Stellen; das Durchprobieren aller Schlüssel hat einen eigenen Namen.

Wer macht was?

AFB I

Gib für jede Beschreibung an, zu welchem Begriff sie gehört: zum Caesar-Verfahren selbst oder zu einem der beiden Angriffe.

Setze in jeder Zeile das passende Kreuz — hier ist es genau eins pro Zeile. Enter setzt und löscht.

Beschreibung	Caesar	Brute Force	Häufigkeitsanalyse
Rechnet c = (p + k) mod 26
Probiert alle 25 Schlüssel aus
Zählt Buchstaben im Geheimtext
Verschiebt um k Stellen
Rät: häufigster Buchstabe = E
Sucht den lesbaren Text

Caesar verschlüsselt (verschieben, c = (p + k) mod 26). Brute Force probiert alle Schlüssel durch und erkennt den Treffer am lesbaren Text. Die Häufigkeitsanalyse zählt und vermutet: häufigster Buchstabe = E.

Überlege bei jeder Zeile, ob etwas verschlüsselt oder ob ein Geheimtext angegriffen wird.

Zwei Angriffe unterscheiden sich so: Der eine probiert Schlüssel durch, der andere zählt Buchstaben.

Häufigkeitsanalyse in der richtigen Reihenfolge

AFB II

Erstelle die richtige Reihenfolge der Schritte bei der Häufigkeitsanalyse eines Caesar-Geheimtexts.

Ziehe die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.

1Alle Buchstaben des Geheimtexts zählen (Strichliste)

2Den häufigsten Geheimtextbuchstaben bestimmen

3Annehmen, dass er für E steht, und k als Abstand zu E berechnen

4Den Geheimtext um k Stellen zurückverschieben

5Prüfen, ob lesbarer Text entsteht — sonst den zweithäufigsten Buchstaben als E testen

Oft vertauscht: erst annehmen, dann zählen. Und der letzte Schritt wird gern vergessen — die Zuordnung „häufigster Buchstabe = E“ ist nur eine Vermutung, die man am Ergebnis überprüfen muss.

Überlege zuerst, was vorliegen muss, bevor man überhaupt eine Vermutung aufstellen kann.

Die Vermutung „häufigster Buchstabe = E“ steht vor der Rechnung mit k, und ganz am Ende kommt eine Probe.