Asymmetrische Verschlüsselung
Einstieg
Aufgabe 1:
a) Stell dir vor, du willst deinem Freund eine geheime Nachricht schicken, ihr nutzt beide denselben symmetrischen Schlüssel. Wie kommt der Schlüssel sicher zu ihm, ohne dass jemand ihn abfangen kann?
b) In einem Netzwerk mit 10 Personen sollen alle sicher miteinander kommunizieren. Wie viele verschiedene Schlüssel braucht man bei symmetrischer Verschlüsselung? Warum ist das auf Dauer unpraktisch?
c) Schaue dir die beiden Bilder an. Welche zwei zentralen Probleme der symmetrischen Verschlüsselung erkennst du darin im Hinblick auf Sicherheit und Praktikabilität?
d) Wie könnte man das Problem lösen, dass jeder denselben Schlüssel braucht – ohne ihn vorher geheim austauschen zu müssen? Überlege dir ein Modell, bei dem jede Person einen eigenen Schlüssel besitzt.
Aufgabe 2: Wir schauen gemeinsam https://kinder.wdr.de/tv/wissen-macht-ah/bibliothek/kuriosah/bibliothek-verschluesselung100.html [10:15 - 11:59]
a) Erkläre die Funktionsweise der asymmetrischen Verschlüsselung.
b) Begründe, warum ein Schlüssel pro Person für eine große Sicherheit ausreicht.
Simulator für asymmetrische Verschlüsselungen (als XOR-Verschlüsselung)
Aufgabe 3: Übertrage den Merkkasten in dein Heft.
Definition: Asymmetrische Verschlüsselung
Asymmetrische Verschlüsselung verwendet ein Schlüsselpaar: einen öffentlichen Schlüssel zum Verschlüsseln und einen privaten Schlüssel zum Entschlüsseln.
Der öffentliche Schlüssel kann von jedem verwendet werden, um eine Nachricht sicher an den Empfänger zu senden. Nur der Empfänger, der den passenden privaten Schlüssel besitzt, kann die Nachricht wieder entschlüsseln.
So wird sichergestellt, dass nur die gewünschte Person den Inhalt lesen kann – selbst wenn die Nachricht unterwegs abgefangen wird.
Erklärung
Das Modell mit wechselseitiger XOR-Verschlüsselung simuliert asymmetrische Verschlüsselung, indem beide Personen jeweils ihren eigenen geheimen Schlüssel behalten und die Nachricht mehrfach ver- und entschlüsseln:
- P1 verschlüsselt die Nachricht mit ihrem Schlüssel und sendet sie an P2.
- P2 verschlüsselt erneut mit dem eigenen Schlüssel und sendet zurück an P1.
- P1 entschlüsselt mit dem eigenen Schlüssel und schickt es erneut an P2.
- P2 entschlüsselt mit dem eigenen Schlüssel und erhält die ursprüngliche Nachricht.
Da beide Schlüssel nie preisgegeben werden, kann die Nachricht nur mit Zusammenarbeit beider Parteien vollständig entschlüsselt werden – genau wie bei echter asymmetrischer Verschlüsselung.
Aufgabe 4:
a) Verwende die Caesar-Verschlüsselung, die Vigenère-Verschlüsselung oder die XOR-Verschlüsselung. Wählt jeweils einen eigenen Schlüssel aus, mit dem ihr die Aufgaben durchführt.
b) Wählt abwechselnd aus der Liste der Begriffe einen aus und kommuiziert diesen als asymmetrische Verschlüsselung über den E-Mail-Simulator Minimehl.
- Geht dabei wie im Video und dem Beispielsimulator vor
- Verschlüsseln (von P1) → Verschlüsseln (von P2) → Entschlüsseln (von P1) → Entschlüsseln (von P2)
- Überprüft, ob ihr die Nachricht korrekt und sicher kommuniziert habt.
c) Dokumentiert den Prozess als digitales Medienprodukt (Text, Bilder, Screenshots, …)
Begriffsliste
| login | cloud | thread | string | kernel | import |
| cache | proxy | binary | object | syntax | memory |
| array | loop | buffer | packet | prompt | driver |
| stack | file | cookie | python | update | hash |
| debug | input | server | java | backup | compile |
| token | output | client | script | export | boolean |