3.3.2 Die Grundprinzipien der Informationssicherheit darlegen (Verfügbarkeit, Integrität, Vertraulichkeit)
Unterrichtsmaterial zum Lernziel: Die Maturandinnen und Maturanden können die Grundprinzipien der Informationssicherheit darlegen (Verfügbarkeit, Integrität, Vertraulichkeit).
⚠ Neu versucht die KI ungefähr das Niveau zu ermitteln. Bitte helfen Sie, indem Sie die Gewichtung der Kriterien mitbewerten! Generelles Feedback gern an marc@eduskript.org.
Unterrichtssequenz: Asymmetrische Verschlüsselung am Beispiel Rabin-Kryptosystem
Vollständig ausgearbeitete Unterrichtssequenz (4 Lektionen) zur asymmetrischen Kryptographie, die über das Schloss-Analogon und ein Rollenspiel zur Einwegfunktion Quadrieren mod n hinführt und das Rabin-Kryptosystem anhand konkreter Zahlenbeispiele Schritt für Schritt durchrechnet. Enthält Lernziele, Verlaufspläne, Rollenkarten, Arbeitsblätter mit durchgerechneten Beispielen und eine optionale knifflige Herausforderung (Rabin mit bekannten Wurzeln knacken via ggT).
Parity Magic – Fehlererkennung mit dem Zaubertrick (CS Unplugged)
Die Lehrperson zeigt einen «Zaubertrick»: Aus einem zufälligen Raster von Doppelfarb-Karten wird eine Karte umgedreht, während die Lehrperson wegschaut – und sie findet die Karte trotzdem. Die Schüler:innen entdecken schrittweise das Paritätsprinzip (gerade Anzahl schwarzer Karten in jeder Zeile und Spalte) und übertragen es auf Fehlererkennung in echten Daten.
Selbstkorrigierende Kodierungen: Erweiterungen des Kartentricks
Ausführliches Arbeitsmaterial zur Erweiterung des Kartentricks (Paritätskodierung) auf 2- und 3-fehlerkorrigierende Codes. Die Lernenden entwickeln Lösungen selbst, prüfen Vorschläge von «Schüler:innen», arbeiten mit einem interaktiven Excel-Tool und analysieren Hamming-Abstände. Alle Aufgaben sind mit Lösungen versehen.
Verschlüsselung: Symmetrische und asymmetrische Kryptographie (OINF)
Umfangreiches Lernmodul der Plattform OINF.ch zu symmetrischer und asymmetrischer Verschlüsselung mit ausführlichen Analogien (Kiste mit Schloss, Kuchenrezept), geschichtlichem Kontext und einer angeleiteten RSA-Interaktiv-Einheit mit Partnerarbeit und Eve-Modus zum Hacken. Enthält Begleitfolien und Aufgabenblätter; Konkrete Übungsblätter sind teils nur angekündigt, die interaktiven RSA- und Caesar-Aufgaben sind im Text aber selbst beschrieben.
Arbeitsheft Informatik Sekundarstufe I mit dem Calliope mini (inf-schule)
Umfangreiches Arbeitsheft für die Sekundarstufe I, das mit dem Mikrocontroller Calliope mini spielerisch Grundlagen der Informatik erschliesst: erstes Programmieren mit MakeCode, Algorithmen und Kontrollstrukturen, EVA-Prinzip, Binärdarstellung, Internet und Netzwerke, Datenschutz und Verschlüsselung sowie erste KI-Erfahrungen. Die Kapitel verbinden Erarbeitungsphasen, Unplugged-Aktivitäten und viele praktische Programmieraufgaben an realer Hardware.
Die Enigma: Geschichte und Entschlüsselung
Ein ausführlicher, erzählender Fachartikel, der Aufbau und Funktionsweise der Enigma-Maschine Schritt für Schritt erklärt und die Geschichte ihrer polnisch-alliierten Entschlüsselung durch Rejewski nachzeichnet. Anschauliche Beispiele (Walzendrehung, Steckerbrett, Kettenmethode) machen die Kryptographie- und Schlüsselkonzepte gut nachvollziehbar, allerdings ohne eigene Aufgaben oder Lösungen.
Datenverschlüsselung: Die Hill-Chiffre
Ausgearbeitete Unterrichtseinheit (mind. 2 Lektionen) zur Hill-Chiffre als polyalphabetischem Kryptosystem auf Basis linearer Algebra und modularer Arithmetik. Enthält Motivation über das Knacken monoalphabetischer Verfahren, ausführliche Theorie mit durchgerechneten Beispielen, sechs Aufgabenserien, ein kleines Programmierprojekt, stochastische Analyse als Angriffsvektor sowie Zusammenfassung und Selbsttest.
Kryptologie: Blockverschlüsselung – Leitprogramm
Ein leitprogrammartiges Unterrichtsmaterial, das ausgehend von Caesar/Vigenère und deren statistischen Schwächen Schritt für Schritt moderne Blockverschlüsselung aufbaut: 1-lokale Geheimschriften, ASCII-Kodierung, S-Boxen, P-Boxen, Lawineneffekt und Substitutions-Permutations-Netzwerke bis hin zu einer Programmieraufgabe zur PRESENT-Chiffre. Mit vielen Beispielen, steigenden Aufgaben und Musterlösungen im Anhang.
Castor Informatique 2015: Aufgaben und Lösungen (Jahrgänge 5/6)
Aufgabensammlung des Schweizer Informatik-Wettbewerbs Castor 2015 für die Schuljahre 5/6 mit 15 kniffligen, spielerischen Aufgaben zu Mustern, Bedingungen, Sequenzen, Pixelbildern und Datenschutz samt Lösungen und kurzen Informatik-Erklärtexten. Die Aufgaben fördern algorithmisches Denken ohne Programmierkenntnisse. Ideal als motivierender Wettbewerbseinsatz oder Knobeleinheit im Unterricht.
Leitprogramm Symmetrische Kryptographie
Ein selbstständig zu bearbeitendes Leitprogramm (5–6 Stunden) zur symmetrischen Kryptographie für das Gymnasium. Es behandelt die Caesar-Chiffre, monoalphabetische Verschlüsselung und die Vigenère-Chiffre sowie ihre Kryptoanalyse mittels Häufigkeitsanalyse. Jedes Kapitel enthält Übungsaufgaben mit Lösungen, Lernkontrollen und optionalen Zusatzaufgaben.
Blockchiffren: Betriebsmodi ECB und CBC mit XOR-Verschlüsselung
Das Material erklärt die Betriebsmodi ECB und CBC für Blockchiffren, wobei die XOR-Funktion als einfach verständliche Verschlüsselungsfunktion dient. Es kombiniert anschauliche Erklärungen mit Schemata und interaktiven Tool-Übungen, in denen Lernende dieselbe Nachricht unter ECB und CBC verschlüsseln und Schwachstellen selbst entdecken. Die递 Sicherheitsdiskussion führt zur Erkenntnis, dass echte Blockchiffren die Bits stark vermischen und in mehreren Runden arbeiten.
Data-Mining – Die Suche nach wertvollen Informationen im Daten-Nirvana
Umfassende Unterrichtseinheit zum Data Mining: von Big Data und Kreuztabellen über Klassifikationsverfahren (1R, Naïve Bayes, Entscheidungsbäume mit Entropie und Informationsgewinn) bis zu Cluster-Analyse, Assoziations-Analyse und Datenschutz in Big Data. Mit realen Datensätzen, zahlreichen Aufgaben inklusive Lösungen und praktischer Anwendung des Werkzeugs Weka.
Authentifizierung – Grundlagen & Passwörter (Lektion 1)
Foliensatz zur Einführung in Authentifizierung, der mit dem Märchen «Der Wolf und die sieben Geisslein» als Analogie startet, Passwortsicherheit, Brute-Force und Passwortmanager behandelt und Multifaktor-Authentifizierung mit den drei Faktoren erklärt. Enthält viele Diskussionsfragen und kleine Aufgaben, jedoch ohne ausgearbeitete Lösungen für die Abschlussaufgaben. Didaktisch ansprechend, aber als reine Folien ohne Vertiefung nur mit Lehrperson einsetzbar.
Castor Informatique 2015 – Übungsheft für Schuljahre 11–13 (15 Aufgaben)
Aufgabenheft des Wettbewerbs Castor Informatique 2015 (Bebras) mit 15 Multiple-Choice- und Zahlenantwort-Aufgaben für die oberen Schuljahre. Die Aufgaben decken informatisches Denken ab: Stack/Postfix-Notation, Verschlüsselung, Social Engineering, Graphen, Sortieren, Zustandsautomaten, RAID, Knowledge-Carving-Logik und strukturierte Beschreibungen. Interaktiv konzipiert (Online-Wettbewerb), im Heft ohne Musterlösungen.
Castor Informatique 2014 – Aufgaben und Lösungen für die Jahrgänge 11–13
Aufgabensammlung des Schweizer Informatik-Wettbewerbs Castor Informatique 2014 mit 18 Multiple-Choice-Aufgaben und ausführlichen Lösungen für die Sekundarstufe II. Die Aufgaben decken Algorithmen, Datenstrukturen, Graphen, Fehlererkennung, Kryptanalyse und Netzwerk-Redundanz ab und sind mit anschaulichen Storys, gut erklärten Lösungen und 'C'est de l'informatique!'-Hintergründen aufbereitet. Als Wettbewerb mit Punktewertung und abgestuften Schwierigkeiten motivierend gestaltet.
Authentifizierung – Passwörter hacken mit Brute Force & Multifaktor-Authentifizierung
Lernmaterial zur Authentifizierung, das über die Analogie des Märchens «Der Wolf und die sieben Geisslein» Wissens-, Besitz- und Inhärenzfaktoren sowie Passwortsicherheit anschaulich einführt. Die Schülerinnen und Schüler schreiben eigenen Python-Code, um Passwörter per Brute-Force zu «hacken» (online/offline mit Templates), und analysieren und verbessern ihre eigene IT-Sicherheit. Mit Folien, Diskussionen, gestuften Hack-Aufgaben inklusive Laufzeitanalyse und optionalem Rekursionsausbau.
Fleissner Schablone – Leitprogramm zur Transpositionschiffrierung
Komplettes, ausgearbeitetes Unterrichtsdossier zur Fleissner-Schablone als historisches Verschlüsselungsverfahren, inklusive Lektionsplan für die Lehrperson und einem Leitprogramm mit Einstiegsrätsel, hands-on Experimenten mit Schablonen und Lösungen. Die Lernenden chiffrieren und dechiffrieren selbst, zählen kombinatorisch mögliche Schablonen und diskutieren die Sicherheit des Verfahrens im Vergleich zu moderner Kryptographie.
Secret-Sharing – Von Caesar und Vigenère zu Shamirs Polynomverschlüsselung
Ausgearbeitete Unterrichtseinheit (ca. 4 Lektionen) zum Secret-Sharing: Nach einer Repetition von Caesar- und Vigenère werden drei sichere Methoden erarbeitet – Zufallszahladdition (One-Time-Pad), visuelle Verschlüsselung und Shamirs Secret-Sharing mit linearen bzw. quadratischen Polynomen. Die Materialien enthalten anschauliche Einstiege (Agenten-Safe, Schweizer Flagge, Genregulation), ausgearbeitete Aufgaben mit vollständigen Lösungen sowie kooperative Gruppenaufgaben zum gegenseitigen Ver- und Entschlüsseln.
Paper Computer Science: Public Key Kryptographie
Unterrichtsmaterial zur asymmetrischen Verschlüsselung (Public-Key-Verfahren, RSA), das das Prinzip anschaulich mit Schatzkisten und Vorhängeschlössern als unplugged Demonstration vermittelt. Es erklärt Public/Private Keys, Einwegfunktionen mit Falltür, die Diffie-Hellman-artige Variante ohne Schlüsselaustausch und den Einsatz asymmetrischer Schlüssel für symmetrische Sitzungsschlüssel. Enthält Vorschläge für weitere Materialien wie Caesar-Verschlüsselung im Unterricht.
Seitenkanal-Attacken mit dem micro:bit
Praktischer Laborauftrag, bei dem Schüler:innen mit Timing- und Seitenkanal-Attacken den Caesar-Schlüssel eines micro:bit ermitteln, indem sie die Laufzeit der Verschlüsselung mit LoggerPro messen. Zusätzlich knacken sie mit einem eigenen Python-Programm (Thonny/MicroPython, Bibliothek requests) Benutzerkonten auf einem Webserver über Timing-Unterschiede. Abschliessend präsentieren sie Theorie, Vorgehen und Erkenntnisse.
Der Diffie-Hellman-Schlüsselaustausch
Selbstständig zu durcharbeitendes Skript zum Diffie-Hellman-Protokoll, das über das Farbmisch-Modell intuitiv zum mathematischen modularen Potenzieren führt. Enthält elf Aufträge (mit Lösungen) zum Farbscanner-Spiel, zur Durchführung des Protokolls mit Zahlen und zur Man-in-the-Middle-Schwäche. Ein Python-Farbmischer aus dem Anhang wird zum Ausprobieren eingesetzt.
Daten und Privatsphäre: Arena-Diskussion zur Verschlüsselungspflicht für Gesundheitsdaten
Die Lektion vertieft nach einem Pulsmesser-Experiment die technischen Grundlagen der Datenspeicherung (lokal, Cloud, Verschlüsselung, Anonymisierung) in vier gestützten Diskussionsrunden mit ausgearbeiteten Musterantworten. Darauf aufbauend bereiten die Schüler:innen eine Arena-Diskussion zu einer fiktiven Volksinitiative vor, mit detaillierten Rollenkarten für Pro-, Contra- und differenzierte Positionen samt Vorbereitungsaufträgen und Reflexion. Der starke Realweltbezug (Fitbit, Krankenkassen, Schweizer Politik) und das Rollenspiel-Format machen das Material lebendig, allerdings bleibt der Informatikanteil eher konzeptionell-diskursiv als technisch vertieft.
Phishing & Social Engineering – Lektionsmaterial
Umfangreiches Lektionsmaterial zum Thema Social Engineering (Phishing, Spear Phishing, Whaling, Vishing, Smishing, Baiting, QR-Codes) mit anschaulichen Erklärungen, Alltagsbezug und Gruppenaufträgen. Die Aufträge lassen Schüler:innen selbst Attacken entwerfen (nur auf dem Papier) und fördern so tiefes Verständnis der Manipulationstechniken.
Vertrauensvolle Speicherung von Passwort-Dateien
Das Material erklärt anschaulich und anhand durchgängiger Beispiele, wie Passwörter in Betriebssystemen sicher gespeichert werden: von Klartext über Hashwerte zu Pepper und Salt bis zu bcrypt. Eine gut gestaffelte Aufgabe-Serie (10 Aufgaben plus eine Expertenaufgabe) lässt Schüler:innen selbst hashen, Programme schreiben und erweitern und Angriffe wie Rainbowtables nachvollziehen.
Station - Sicherheit des RSA-Verfahrens
Arbeitsblatt zu RSA: Lernende brechen RSA-Schlüssel durch Primfaktorzerlegung und erschließen so das Konzept der Einwegfunktion.
Station: Sicherheit und die Berechnung des modularen Inversen
Station aus einem RSA-Lehrgang: Schüler:innen berechnen mit einer Python-Funktion das modulare Inverse, knacken damit Geheimcodes mit öffentlichen Schlüsseln und erleben experimentell das Laufzeitproblem der Brute-Force-Suche bei grossen Modulen. Die Station führt zur Erkenntnis, dass die Sicherheit des Verfahrens auf der Nicht-Berechenbarkeit des modularen Inversen in kurzer Zeit beruht.
Kryptografie und Kryptoanalyse – Gruppenunterricht mit Caesar, Substitution und Vigenère
Gut ausgearbeitete zweistündige Unterrichtseinheit zur klassischen Kryptografie für die Sekundarstufe II. Nach einer kurzen Lehrer-Einführung arbeiten Zweierteams in einer Online-Anleitung drei Verfahren (Caesar, Substitution, Vigenère) durch, tauschen reale verschlüsselte Nachrichten per E-Mail aus und knacken sich gegenseitig mit Brute-Force und Häufigkeitsanalyse. Java-Applets stehen als Werkzeuge bereit, verständnisorientierte Fragen strukturieren die Arbeit, ein Abschlussvortrag baut die Brücke zu modernen Verfahren.
Asymmetrische Verschlüsselung: Multiplizieren vs. Faktorisieren
Ein Kapitel aus einem interaktiven Lernmaterial zur asymmetrischen Verschlüsselung. Es entwickelt die Grundidee (einseitig leicht, umkehrbar nur mit geheimer Information) anschaulich über Alltagsbeispiele und überträgt sie auf die mathematische Schwierigkeit der Primfaktorzerlegung. Dazu gibt es kurze Aufgaben sowie ein interaktives Tool zum Messen der Rechenzeit für Multiplikation und Faktorisierung.
Geheime Farben: Diffie-Hellman-Schlüsselaustausch spielerisch erklärt
Eine anschauliche Geschichte zu Alice, Bob und der Lauscherin Eve erklärt den Schlüsselaustausch nach Diffie-Hellman über das Mischen von Farben. Ein interaktives Werkzeug lädt zum Ausprobieren ein, gefolgt von Aufgaben mit Diskussion von Übertragbarkeit auf digitale Farben (RGB).
Virenschutz – Antivirus, Firewall und Social Engineering
Ein Lektionstext über die Funktionsweise von Antivirus-Software und Firewalls, der erklären will, warum technische Schutzmassnahmen allein nicht ausreichen und eigenverantwortliches Nutzerverhalten entscheidend ist. Dazu gehört ein Praxis-Arbeitsblatt ('Mythos oder Fakt?') und eine Foliensammlung zu Social Engineering, Betrugsmaschen und Manipulationstechniken.
Fehlererkennung mit Parität: Kartenspiel, Paritätsbit und EAN-13
Arbeitsblatt zur Fehlererkennung bei binärer Datenübertragung: Angeleitet durch ein Kartenspiel (umgedrehte Kärtchen in einem 6x6-Muster) entdecken Lernende das Paritätsprinzip, wenden es auf Paritätsbits bei Bitsequenzen an und rekonstruieren selbst die Prüfziffernlogik von EAN-13-Strichcodes. Der Alltagsbezug (Kaffee-Packung, Supermarkt) und der entdeckende Zugang machen das Thema greifbar.
Authentifizierung – Passwörter, Brute Force und Mehrfaktor-Authentifizierung
Lehrmaterial zur Authentifizierung, das vom Wolf-und-Geisslein-Märchen über Passwortsicherheit und Brute-Force-Attacken bis zur Mehrfaktor-Authentifizierung führt. Die Lernenden schreiben selbst Python-Programme zum Knacken von Passwörtern, messen und berechnen Komplexität und analysieren ihre eigene IT-Sicherheit. Der Bezug zur Lebenswelt (E-Banking, Instagram, haveibeenpwned) ist durchgehend stark.
Klassische Kryptografie: Scytale, Caesar und Vigenère
Unterrichtsmaterial zu klassischen Verschlüsselungsverfahren (Scytale, Caesar, Vigenère) mit spielerischem Spion-Einstieg, Schritt-für-Schritt-Beispielen und Vergleich der Verfahren über den Schlüsselraum. Historische Kontexte (Kerckhoffs-Prinzip, «le chiffre indéchiffrfrable», Schweizer Armee) sind eingebaut. Ein angekündigter Python-Programmierteil fehlt im Text, ebenso Aufgaben mit Lösungen.
Blockchiffre-Betriebsmodi: ECB und CBC
Unterrichtslektion zu Betriebsmodi von Blockchiffren: ECB und CBC werden anschaulich erklärt (inkl. Initialisierungsvektor, Parallelisierung, Avalanche-Effekt) und mit einem XOR-Blockchiffre-Tool experimentell erkundet. Die Aufgaben führen entdeckend zur Schwäche des ECB-Modus und zur Sicherheit der XOR-Verschlüsselung, Lösungen sind allerdings nur hinter Login verfügbar.
Zufallszahlengeneratoren knacken: AES mit RANDU und schwachem Seed entschlüsseln
Eine Projektsequenz, in der Lernende Zufallszahlengeneratoren (echte vs. pseudo, RANDU, schwacher Seed mit random.seed) untersuchen und damit AES-verschlüsselte Nachrichten (ECB) praktisch knacken. Enthält Rechercheaufträge, bereitgestellte Implementationen, Hinweise zum Vorgehen und eine Präsentationsaufgabe; es fehlen jedoch Lösungen und didaktische Erläuterungen im Material selbst.
RSA Algorithmus
Ein Notebook-artiges Material erklärt RSA Schritt für Schritt, von der mathematischen Grundlage (Eulerscher Satz, erweiterter euklidischer Algorithmus) bis zur vollständigen Implementierung in Python inklusive Verschlüsselung eines Textes mit kleinen Beispielszahlen. Die Lernenden können den Code direkt ausführen und ausprobieren. Ein Abschnitt zur Sicherheit zeigt experimentell, wie Primfaktorzerlegung bei grossen Zahlen unpraktikabel wird.
Das Internet
Eine vierteilige Unterrichtseinheit zur Funktionsweise des Internets für die Sekundarstufe, basierend auf Unit 2 des Code.org Computer-Science-Grundlagenkurses. Sie behandelt Netzwerke, Adressierung/IP, Router und Redundanz, Pakete/TCP/UDP, DNS, HTTP und das Schichtenmodell und führt die Methode eines Lernjournals ein.
Authentifizierung – Passwörter, Brute Force und Mehrfaktor-Authentifizierung
Lernmaterial zur Authentifizierung: Es erklärt anschaulich (Märchen der sieben Geisslein, Safe-Beispiel) die Konzepte Passwortsicherheit, Brute-Force-Attacken und Mehrfaktor-Authentifizierung mit Wissens-, Besitz- und Inhärenzfaktoren. Enthalten sind eigene Python-Programmieraufgaben (Brute-Force-Schleifen, Passwortlisten, Fantasiewort-Generator) sowie Reflexionsaufgaben zur eigenen IT-Sicherheit. Ein Lösungsteil ist deklariert, aber im Text leer.
Fake News erkennen und entlarven
Eine dreiteilige Unterrichtssequenz zu Fake News: Lernende stellen selbst Fake News her, lernen Definition, Arten und Motivationen kennen und üben anhand konkreter Checklisten und eines Social-Media-Beispiels, Falschmeldungen zu entlarven. Die Lektion ist stark diskussions- und gruppenarbeitsorientiert mit vielen kurzen Aktivitäten, enthält aber keine Lösungen oder weiterführenden Materialien im Text.
Product Code Check Digits (Speaker Notes)
Sprechernotizen für eine interaktive Unterrichtseinheit zu Prüfziffern auf Produktcodes: Teilnehmende rechnen die Prüfziffer eigener Barcodes live nach und testen, was passiert, wenn Ziffern vertauscht oder falsch eingegeben werden. Der alltagsnahe, spielerische Zugang ist stark, das Material ist aber als Begleitnotizen für eine Präsentation mit interaktivem Tool konzipiert und enthält keine ausformulierten Erklärtexte oder Lösungen.
Typische Fehler in Kommunikationsvorgängen – optischer Telegraf
Arbeitsmaterial mit zwei Kommunikationssituationen über einen optischen Telegrafen mit drei Zwischenstationen. Die Lernenden entschlüsseln eine Nachricht, analysieren aufgetretene Fehler und entwickeln Verbesserungen des Protokolls. Es sind drei gestufte Aufgaben (Einzel-, Partner- und Gruppenarbeit) enthalten, Lösungen fehlen jedoch.
Grundlagen der Netzwerktechnik – Arbeitsblätter mit Sicherheitsaspekten im LAN
Ein Arbeitsblattsatz mit praktischen Übungen zu IP-Grundlagen, ARP, Ports, Schichtenmodell und Portscans, ergänzt durch Rechtsfälle zur Computerkriminalität (Phishing, Hackerparagraf) und den Film «Warriors of the net». Die Lernenden untersuchen echten Netzwerkverkehr mit Wireshark und manipulieren den ARP-Cache. Die Kopie des Textes bricht hier ab, die späteren Arbeitsblätter sind daher nur teilweise beurteilbar.
Digitale Signaturen & Zertifikate (OINF)
Lehrmaterial von OINF.ch zu digitalen Signaturen, Hashfunktionen und digitalen Zertifikaten, inklusive ausführlicher Erklärung des HTTPS-Verbindungsaufbaus und der Public-Key-Infrastruktur. Enthält anschauliche Analogien (Fairtrade-Label, Einschreiben) sowie Folienmaterial, aber kaum aktive Übungen oder konkrete Aufgaben mit Lösungen.
Passwörter sicher speichern – Von Prüfsummen zu Hashfunktionen
Arbeitsblatt, das über authentische Beispiele (Webshop-Passwörter) die Frage entwickelt, wie Passwörter sicher gespeichert werden können. Die Lernenden berechnen iterierte und alternierende Quersummen als primitive Hashfunktionen, erkennen deren Schwächen (Kollisionen, Umkehrbarkeit) und leiten daraus die Anforderungen «Injektivität» und «Unumkehrbarkeit» ab.
Schlüsseltausch nach Diffie-Hellman
Der Text erklärt den Diffie-Hellman-Schlüsseltausch: Zunächst den Algorithmus mit modularer Potenz, dann mit konkreten Zahlenwerten und einem Farb-Analogon, anschliessend die Begründung über Einwegfunktionen und das diskrete Logarithmusproblem sowie eine Verallgemeinerung auf kommutative Einwegfunktionen und elliptische Kurven. Es handelt sich um einen theoretischen Erklärtext ohne eigene Übungsaufgaben.
Signiersysteme – digitale Signaturen mit RSA entdecken
Unterrichtsblatt, das ausgehend von einem einfachen Kryptosystem schrittweise das Prinzip digitaler Signaturen (Verschlüsseln eines Fingerabdrucks mit dem privaten Schlüssel) erschliesst. Die Lernenden durchspielen das Verfahren mit vorgegebenen Python-Programmen und hinterfragen dessen Schwächen.
Einstieg - Asymmetrische Chiffriersysteme
Lehrmaterial zur Einführung asymmetrischer Verschlüsselung mit historischem Einstieg über Whitfield Diffie (Auszug aus Simon Singh) und einer spielerischen Vorhängeschloss-Analogie. Aufgabenteil mit drei Aufgaben zur Asymmetrie, zur Schlüsselverteilung für mehrere Kommunikationspartner und zum Konzept der Einwegfunktionen (Telefonbuch-Beispiel). Lösungen sind nicht enthalten.
Nachrichten austauschen – Digitale Signaturen durchspielen
Partnerübung, in der Schülerinnen und Schüler mit einem RSA-artigen Schlüsselpaar das Verfahren der digitalen Signatur aktiv durchspielen: Der private Schlüssel verschlüsselt zur Verifizierung, der öffentliche prüft. Aufgaben zur Signaturerzeugung, -prüfung und zur Erweiterung um echte Verschlüsselung fördern den aktiven Transfer.
Nachrichten digital signieren – interaktive Partnerübung
Interaktive Partnerübung, in der Lernende mit einem Web-Tool digitale Signaturen erzeugen, austauschen und prüfen. Dabei durchlaufen sie den gesamten Signaturprozess: Schlüsselpaar verwenden, Fingerabdruck mit privatem Schlüssel verschlüsseln und die Signatur mit dem öffentlichen Schlüssel des Absenders verifizieren.
Toni, was willst du?? — Authentizität als Sicherheitsziel
Lernstrecke, in der Schüler:innen anhand einer Phishing-Nachricht Authentizität als drittes Sicherheitsziel neben Integrität und Vertraulichkeit erarbeiten. Enthält diskursive und interaktive Aufgaben (Nachrichten bewerten, Anzeichen für Betrug sammeln), jedoch ohne ausformulierte Lösungen und mit wenig vertiefender Erklärung. anschaulicher Einstieg ins Thema Informationssicherheit.