Die Caesar-Verschlüsselung

Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich, wie Codierung allgemein funktioniert und wenden dieses Wissen im Anschluss am Beispiel der Caesar-Verschlüsselung praktisch an.
Sie erfahren, dass bei der Codierung jedes einzelne Zeichen eines Zeichenvorrats mit Hilfe einer Codierungsvorschrift bzw. eines geheimen Schlüssels in das entsprechende Zeichen eines zweiten Zeichenvorrats übertragen wird. Nur wer Kenntnis über den Schlüssel hat, kann die codiert übermittelte Nachricht im Anschluss wieder entschlüsseln und lesbar machen. Anhand der Caesar-Verschlüsselung und mit Kenntnis des Schlüssels entschlüsseln und verschlüsseln sie selbst einfache Nachrichten.
Anhand geheimer Botschaften, die mit einem selbst gewählten und geheimen Schlüssel mit Hilfe der Caesar-Chiffre verschlüsselt sind, entwickeln sie gemeinsam Methoden, die Caesar-Verschlüsselung zu „knacken“.
Es werden Unterrichtsformen angewandt, bei denen die Kreativität sowie die Selbsttätigkeit gefördert wird. So werden die Schülerinnen und Schüler im Verlauf der Unterrichtseinheit immer wieder dazu angehalten persönliche Einschätzungen oder Meinungen abzugeben oder mit ihren Mitschülerinnen und Mitschülern zu diskutieren. Hier werden vor allem die prozessbezogenen Kompetenzen darstellen und interpretieren, anwenden, begründen und bewerten sowie kommunizieren und kooperieren gestärkt.

Die digitale Lernaufgabe „Caesar-Verschlüsselung“ gliedert sich in drei Abschnitte: „Codierung und Decodierung – Nachrichten sicher übertragen“, „Wie funktioniert die Caesar-Verschlüsselung?“ und „Wie sicher ist die Caesar-Verschlüsselung?“.

Codierung und Decodierung – Nachrichten sicher übertragen

Zum Einstieg in die Lernaufgabe informieren sich die Schülerinnen und Schüler, wie Codierung und Decodierung einer Nachricht grundsätzlich funktionieren. Anhand eines einfachen Beispiels erfahren die Lernenden, dass zur Codierung einer Nachricht zwei Zeichenvorräte und eine Codierungsvorschrift notwendig sind und der Empfänger zur Decodierung der Nachricht auch die beiden Zeichenvorräte und den Schlüssel kennen muss (Einzelarbeit, 10 Minuten).

Wie funktioniert die Caesar-Verschlüsselung?

Im Anschluss machen sich die Schülerinnen und Schüler mit der Caesar-
Verschlüsselung vertraut und decodieren (Aufgabe 1) bzw. codieren (Aufgabe 2) eine Nachricht mit Hilfe des abgebildeten Klar- bzw. Geheimalphabets. Bei der sich direkt anschließenden Aufgabe 3 codieren die Schülerinnen und Schüler eine eigene Nachricht mit Hilfe einer Internetseite mit einem selbst gewählten Schlüssel und posten ihre codierte Nachricht im Forum darunter (Einzelarbeit, 15 Minuten).

Die Lernenden suchen sich im Anschluss eine Geheimbotschaft eines Mitschülers bzw. einer Mitschülerin aus und versuchen diese mithilfe der gegebenen Internetseite zu decodieren (Aufgabe 4).

Die Anzahl der Versuche wird notiert und die decodierte Nachricht schließlich als Antwort des Forumsbeitrags gepostet. In einer Abstimmung wird die Anzahl der benötigten Versuche gepostet (Einzelarbeit, 15 Minuten).

In einem kurzen Unterrichtsgespräch kann das Abstimmungsergebnis besprochen werden. Idealerweise stellt sich heraus, dass die Mehrheit nicht allzuviele Versuche benötigt hat, was dann die Überleitung zum dritten Abschnitt der Lernaufgabe darstellt.

Wie sicher ist die Caesar-Verschlüsselung?

Die Lernenden erstellen digitale Plakate (Aufgabe 5) mit Strategien, wie die Caesar-Verschlüsselung schneller „geknackt“ werden kann (Gruppenarbeit, 30 Minuten). Die fertigen Plakate werden in einem klasseninternen Forum gepostet, gegenseitiges Feedback wird abgegeben und besprochen
(Partnerarbeit, 10 Minuten).

In der letzten Aufgabe geben die Schülerinnen und Schüler ihre Meinung zu Simons These zur Erhöhung der Sicherheit (Aufgabe 6) in einem klasseninternen Forum ab und diskutieren über die Richtigkeit
dieser Ausage (Einzelarbeit, 10 Minuten).

Den Abschluss der Lernaufgabe bildet für die Schülerinnen und Schüler ein kleiner Ausblick, warum Verschlüsselung die Grundlage sicherer Kommunikation darstellt. Anhand zweier Artikel, die in der Aufgabe verlinkt sind, können sich die Lernenden über https und verschlüsseltes Kommunizieren im Internet informieren.

Die digitale Lernaufgabe ist in einem mebis-Kurs im Themen-Format umgesetzt. Alle Textseiten und Aktivitäten sollten für die Lernenden von Anfang an sichtbar sein.
In der Aufgabe selbst wird ausschließlich auf mebis-eigene Aktivitäten zurückgegriffen. An mehreren Stellen wird das Forum, die Abstimmung sowie die Aufgabe verwendet.
Als Material kommt ausschließlich die Textseite zum Einsatz.

Aufgrund des modularen Aufbaus des Fachlehrplans in Informationstechnologie ist eine jahrgangsstufenweise Zuordnung der Module nicht möglich. Deshalb kann diese Digitale Lernaufgabe auch in anderen Jahrgangsstufen der Realschule bearbeitet werden.

Anstatt alle Textseiten und Aktivitäten von Anfang an freizuschalten, könnten einzelne Textseiten und Aktivitäten auch verborgen werden, um so z. B. nur einzelne Aufgaben zu nutzen und die Lernaufgabe individuell an den eigenen Unterricht anzupassen.

Alle Einzelarbeitsaufträge könnten auch in Partnerarbeit gelöst werden.
Bei Aufgabe 4 können die Schülerinnen und Schüler auch mehrere Nachrichten entschlüsseln.
Der Ausblick am Ende der Lernaufgabe kann von den Lernenden auch als Hausaufgabe erledigt werden oder zur Differenzierung für schnelle Schülerinnen und Schüler dienen.