MINT üben

Symmetrische Verschlüsselung

Dreißig Übungen zu Schlüsseln, Schlüsselräumen und Schlüsselaustausch: zuordnen, rechnen, begründen und Schwachstellen finden.

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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
Funkverkehr auf der Wanderung
AFB I

Zwei Hütten einer Wandergruppe funken sich verschlüsselte Nachrichten zu. Ordne jede Beschreibung dem passenden Bereich zu: Klartext, Geheimtext oder Schlüssel.

Ordne jede Karte einem der drei Bereiche zu. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, dann 1–3 für den Bereich, 0 zurück.
1 Klartext
2 Geheimtext
3 Schlüssel
Klartext ist der lesbare Text vor dem Verschlüsseln und nach dem Entschlüsseln. Geheimtext ist das, was unterwegs mitgelesen werden kann. Der Schlüssel (hier die Verschiebung k = 3) ist die geheime Angabe, die beide Seiten vorher vereinbart haben und mit der aus AUFSTIEG der Geheimtext DXIVWLHJ wird und umgekehrt.
Frage dich bei jeder Karte: Ist das lesbar, unlesbar oder die geheime Angabe, die beide Seiten teilen?
Der Schlüssel ist weder der Text vor noch der Text nach dem Verschlüsseln, sondern das, was beide Seiten vorher geheim vereinbart haben.
A2
Wo passt ein gemeinsamer Schlüssel?
AFB II

Ein symmetrisches Verfahren verlangt, dass der Schlüssel vor der ersten Nachricht sicher zu allen Beteiligten kommt. Untersuche neun Vorhaben und markiere alle, bei denen sich das ohne Weiteres lösen lässt, weil die Beteiligten dieselbe Person sind oder sich persönlich kennen.

Klicke die passenden Felder an — ein zweiter Klick nimmt die Markierung zurück. Mit der Tastatur: Tab ins Raster, Pfeiltasten wandern, Enter markiert. Vollständige Reihen aus richtigen Feldern ergeben ein Bingo.

Markiere alle Vorhaben, bei denen der Schlüssel leicht sicher zu den Beteiligten kommt.

Unproblematisch ist der Schlüsselaustausch, wenn man den Schlüssel selbst hütet (Festplatte, Backup, ZIP-Archiv) oder ihn persönlich weitergeben kann (Heim-WLAN). Bei Fremden oder sehr vielen Unbekannten gibt es keinen sicheren Weg vorab, das ist genau das Schlüsselaustauschproblem.
Frage bei jedem Feld: Kann der Schlüssel vorher persönlich und sicher beim Partner ankommen?
Sind Sender und Empfänger dieselbe Person oder treffen sie sich, ist der Austausch einfach. Bei Unbekannten fehlt dieser sichere Weg.
A3
Stimmt’s? — Fünferserie
AFB I

Gib für jede der fünf Behauptungen rund um Schlüssel und Schlüsselräume an, ob sie stimmt.

Fünf Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann startest du die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Aussage 1 von 5

Bitlänge und Schlüsselanzahl nicht verwechseln: n Bit ergeben 2ⁿ Schlüssel. Jedes Bit mehr verdoppelt die Arbeit eines Brute-Force-Angreifers.
Prüfe bei jeder Behauptung zuerst, ob sie von Schlüsseln, Schlüsselräumen oder Schlüsselpaaren handelt, und rechne dann nach.
Bitzahl und Schlüsselanzahl sind verschieden: n Bit ergeben 2ⁿ Schlüssel, und n Personen brauchen n · (n − 1) : 2 Paarschlüssel.