2.1.4 Ausgewählte Aspekte von Datensicherheit und Verschlüsselung in realen Anwendungen untersuchen
Unterrichtsmaterial zum Lernziel: Die Maturandinnen und Maturanden können ausgewählte Aspekte von Datensicherheit und Verschlüsselung in realen Anwendungen untersuchen.
Asymmetrische Kryptografie und RSA
Dieses Unterrichtsmaterial führt anschaulich über ein Couvert-Modell in die Grundlagen der asymmetrischen Kryptografie, digitale Signaturen und hybride Verschlüsselung ein. Anschliessend wird das RSA-Verfahren mit konkreten mathematischen Beispielen und dem Faktorisierungsproblem vertieft.
Informationsgehalt und Huffman-Codierung
Dieses Unterrichtsmaterial behandelt den Informationsgehalt von Texten anhand der Buchstabenhäufigkeit und führt das Konzept der Huffman-Codierung als Kompressionsverfahren ein. Anhand von Aufgaben experimentieren die Lernenden mit Codierungen und erstellen eigene Huffman-Codes.
Blockchiffre
Dieses Unterrichtsmaterial erklärt das Konzept von Blockchiffren und demonstriert die bitweise Verschlüsselung von Texten mittels XOR anhand eines konkreten Beispiels. Eine integrierte Übungsaufgabe lässt Lernende die Schritte der Blockverschlüsselung selbst praktisch nachvollziehen.
Hashfunktionen
Dieses Unterrichtsmaterial erklärt das Konzept von Hashfunktionen, deren mathematische Eigenschaften wie die Reduktion von beliebigen Eingabelängen auf feste Ausgabelängen sowie die Bedeutung der Kollisionsresistenz. Anhand von Beispielen wie SHA-1 und Passwörtern werden typische Anwendungsbereiche und Eigenschaften kryptographischer Prüfsummen veranschaulicht.