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Ver­schlüs­se­lungs­ver­fah­ren Teil 2

In der dar­auf­fol­gen­den Stun­de ler­nen sie die mo­no­al­pha­be­ti­sche Ver­schlüs­se­lung ana­log zur Cäsar-Ver­schlüs­se­lung ken­nen. Zu­nächst wird das Cäsar-Ver­fah­ren kurz wie­der­holt. Dazu kann das Scratch-Pro­jekt 04_run_caesar-chiffre.sb2 ein­ge­setzt wer­den. Dies stellt die Ver­bin­dung zur Scratch-Ein­heit her und zeigt, dass in Scratch auch völ­lig an­de­re Al­go­rith­men als Spie­le im­ple­men­tiert wer­den kön­nen. Da­nach wird das Cäsar-Ver­fah­ren er­wei­tert: Die Cäsar-Schei­be wird für die mo­no­al­pha­be­ti­sche Ver­schlüs­se­lung wie­der­ver­wen­det und mit einer will­kür­li­chen Buch­sta­ben­fol­ge ver­se­hen. Man kann die Schei­be dann immer noch dre­hen und hat mit der will­kür­li­chen Buch­sta­ben­kom­bi­na­ti­on 26 Va­ri­an­ten. Den Schü­lern muss aber klar wer­den, dass es jetzt nicht nur 26 Mög­lich­kei­ten gibt, son­dern da­durch dass man am An­fang die Buch­sta­ben will­kür­lich ver­teilt hat, sind es 26! ≈ 4 * 1026 = 400 Qua­dril­lio­nen Mög­lich­kei­ten.

Trotz­dem kann man den Kryp­to­text mit etwas Auf­wand durch eine Häu­fig­keits­ana­ly­se bre­chen. Al­ler­dings klappt das nur bei nicht zu kur­zen Tex­ten. Diese von Hand aus­zu­zäh­len ist sehr müh­se­lig. Daher sol­len die Schü­ler das Pro­gramm BreakMono.jar ver­wen­den (Java 8 muss in­stal­liert sein, dann kann das Pro­gramm ein­fach im Tau­schlauf­werk zur Ver­fü­gung ge­stellt wer­den). Dazu fügen die SuS den Kryp­to­text in das obere Text­feld ein. Mit Hilfe der 10 häu­figs­ten Buch­sta­ben, Bi­gram­me und Dop­pel­buch­sta­ben las­sen sich die 8-10 ers­ten Buch­sta­ben er­mit­teln: Das E ist der häu­figs­te Buch­sta­be, aus den Bi­gram­men ER und EN kann das R und das N er­schlos­sen wer­den. C und H sind auch ein­deu­tig, da das Bi­gramm CH sehr häu­fig auf­taucht, die Buch­sta­ben­häu­fig­kei­ten von C und H ein­zeln aber ge­ring sind und daher nicht in der Liste der Ein­zel­häu­fig­kei­ten auf­tau­chen. Bei den Dop­pel­buch­sta­ben sticht vor allem die häu­figs­te Kom­bi­na­ti­on (SS) her­vor. Damit hat man schon E, N, R, C, H, S. T und I als recht häu­fi­ge Buch­sta­ben kön­nen auch noch ge­ra­ten wer­den. Da­nach schaut man sich den ent­schlüs­sel­ten Text und sucht nach Wör­tern, die man raten kann. Die neuen Buch­sta­ben trägt man ein. Trägt man aus Ver­se­hen zwei­mal den glei­chen Buch­sta­ben ein, zeigt das Pro­gramm dies rot an.

Der Text ist so ge­macht, dass die Häu­fig­kei­ten ziem­lich gut mit den nor­ma­len Häu­fig­kei­ten im Deut­schen über­ein­stim­men. Wenn Sie einen an­de­ren Text ver­wen­den wol­len, ach­ten Sie dar­auf, da das Bre­chen des Codes sonst deut­lich schwie­ri­ger wird. Län­ge­re Texte ent­spre­chen au­to­ma­tisch der üb­li­chen Ver­tei­lung. Um auf ein­fa­che Weise Texte mit der mo­no­al­pha­be­ti­schen Ver­schlüs­se­lung zu ver­schlüs­seln, kön­nen Sie das Pro­gramm MonoalphabetischeSubstitution.exe ver­wen­den.

 

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Wei­ter zu Hin­ter­grund: Kom­mu­ni­ka­ti­on in Rech­ner­net­zen