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.
Unterrichtsverlauf: Herunterladen [odt][103 KB]
Unterrichtsverlauf: Herunterladen [pdf][147 KB]