Aus dem Binär-Labor weißt du bereits: Codieren ist nicht Verschlüsseln.
Aber was ist Verschlüsseln dann eigentlich?
In sechs Missionen untersuchst du geheime Nachrichten, verschiebst Alphabete, knackst eine Caesar-Chiffre, steuerst einen Roboter und baust am Ende eine kleine formale Sprache.
Probiere zuerst selbst. Tipps und Rückmeldungen helfen dir direkt weiter.
MISSION 1
🕵️ Geheim oder nur anders dargestellt?
Eine Zeichenfolge kann ungewohnt aussehen, ohne geheim zu sein. Entscheidend ist, warum sie verändert wurde.
🟢 Mission: Sortiere nach dem Zweck
A: Die Zeichenfolge „HALLO“ wird nach einer vereinbarten Zeichentabelle als Zahlenfolge dargestellt.
H000
A001
L010
O011
I100
Zeichenfolge:H A L L O
codierte Zeichenfolge:000 001 010 010 011
B: Die Zeichenfolge „LEPPS“ wurde mit einem geheimen Schlüssel so erzeugt, dass Unbefugte den Inhalt nicht lesen sollen.
Vergleiche den Zweck von A und B.
💡 Erinnerung: Was war noch einmal „Codieren“?
Schau gedanklich zurück zu „Wie Computer Daten darstellen“ – Mission 6: Dort hast du mit einer vereinbarten Zeichentabelle HALLO als Bitgruppen dargestellt.
Codieren bedeutet: Informationen nach vereinbarten Regeln in eine andere Darstellung bringen. Das Ziel ist dabei nicht automatisch Geheimhaltung.
🔵 Challenge: Der geheimnisvolle Zettel
🕵️ Jemand findet den Zettel: .... .- .-.. .-.. --- „Das ist bestimmt verschlüsselt!“, sagt er.
Entscheide zuerst: Ist die Nachricht automatisch verschlüsselt, nur weil du sie nicht sofort lesen kannst?
Triff zuerst eine Entscheidung.
Werkzeug geöffnet: Das ist eine vereinbarte Morse-Zeichentabelle.
H....
A.-
L.-..
O---
I..
So liest du die Tabelle:.... = H. Übersetze nun die fünf Morsegruppen nacheinander.
Lies jede Morsegruppe mit der Tabelle.
🟣 Doppelt verwandelt
🤔 Denke zuerst: Kann eine Nachricht erst codiert und danach zusätzlich verschlüsselt werden?
HALLO→000 001 010 010 011→111 112 121 121 122
Für die zweite Schicht wurde jede Ziffer der codierten Bitgruppen mit einer geheimen Regel verändert: 0 → 1 und 1 → 2.
Unterscheide Darstellung und Geheimhaltung.
MERKE: Codieren verändert die Darstellung nach vereinbarten Regeln. Verschlüsseln verändert eine Nachricht mit dem Ziel, ihren Inhalt vor Unbefugten zu schützen.
🔎 Was haben wir herausgefunden? Etwas kann unverständlich aussehen und trotzdem nur codiert sein. Außerdem können Codierung und Verschlüsselung nacheinander angewendet werden.
MISSION 2
🔐 Verschiebe das Alphabet
Bei der Caesar-Chiffre werden Buchstaben im Alphabet verschoben. Unser Werkzeug zeigt dieses Prinzip als Caesar-Schieberegler.
🟢 Mission: Caesar-Schieberegler
Bitte gib hier ein Wort ein, das mit dem Schlüssel / der Verschiebung 3 verschlüsselt werden soll.
ℹ️ Groß- oder Kleinbuchstaben? Unsere Caesar-Werkzeuge behandeln Kleinbuchstaben automatisch wie Großbuchstaben. Aus Hallo wird beim Verarbeiten HALLO.
🔓 Entschlüsseln
Stelle denselben Schlüssel ein, gib den Geheimtext ein und lasse die Verschiebung rückwärts anwenden.
👀 Zeig mir wie
Bei Schlüssel 3 wird A zu D, B zu E, C zu F … Am Ende geht es wieder vorne im Alphabet weiter.
🔵 Challenge: Geheimagenten-Auftrag
Auftrag 1: Deine Kontaktperson erwartet das Codewort TREFFPUNKT. Ihr habt vorher Schlüssel 7 vereinbart.
Stelle oben im Caesar-Schieberegler den Schlüssel auf 7.
Gib TREFFPUNKT ein und klicke auf Verschlüsseln.
Markiere den Geheimtext mit der Maus.
Drücke Strg + C, klicke in das Feld „Nachricht senden“ und drücke Strg + V.
💡 Erinnerst du dich? Dateien & effizientes Arbeiten → Tastatur-Ninja: Strg+C kopiert, Strg+V fügt ein.
Nutze zuerst den Caesar-Schieberegler mit Schlüssel 7.
📨 Antwort deiner Kontaktperson:AVY Ihr verwendet weiterhin Schlüssel 7. Was hat sie geschrieben?
Öffne oben das Entschlüsselungswerkzeug, stelle Schlüssel 7 ein und entschlüssele AVY.
Nutze jetzt die umgekehrte Richtung: Geheimtext → Klartext.
🟣 Was passiert bei 26?
🤔 Denke zuerst: Was erwartest du bei einer Verschiebung um genau 26 Stellen?
Denke an die 26 Buchstaben des Alphabets.
MERKE: Die Verschiebungszahl ist der Schlüssel. Derselbe Schlüssel muss zum Entschlüsseln passend rückwärts angewendet werden.
🔎 Was haben wir herausgefunden? Bei der Verschiebechiffre wird jeder Buchstabe nach derselben Regel verschoben; die Verschiebungszahl ist der Schlüssel.
MISSION 3
🧩 Knack die geheime Nachricht
Du kennst den Schlüssel nicht. Jetzt wird aus Entschlüsseln ein echtes Knackproblem.
🟢 Mission: Geheimtext-Knacker
Geheimtext: KDOOR LQIRUPDWLN
Probiere die Schlüssel systematisch aus.
💡 Hilfe/Tipp
Verändere den Schlüssel Schritt für Schritt. Sobald sinnvolle deutsche Wörter entstehen, hast du wahrscheinlich den passenden Schlüssel gefunden.
🔵 Challenge: Abgefangene Nachricht
📡 Ein Geheimtext wurde abgefangen: WUHIISXQNW VFKXOKRI Welche Nachricht steckt dahinter?
Nutze den Knacker, um einen passenden Schlüssel zu finden. Danach kannst du mit dem Entschlüsselungswerkzeug den Geheimtext gezielt rückverschlüsseln.
🔓 Rückverschlüsseln
Wähle danach die passende Aussage.
Erst knacken, dann Bedeutung zuordnen.
🟣 Wie würde ein Computer knacken?
🤔 Denke zuerst: Der folgende Geheimtext ergibt erst bei einem bestimmten Schlüssel einen sinnvollen Klartext. Wie würdest du systematisch vorgehen?
Geheimtext: FKCLOJXQFH
Finde zuerst selbst den Schlüssel.
Ein Computer kann einfach alle möglichen Schlüssel erzeugen und die Ergebnisse vergleichen.
MERKE: Ein Verschlüsselungsverfahren ist nicht automatisch sicher. Wenn nur wenige Schlüssel möglich sind, kann man sie systematisch ausprobieren.
🔎 Was haben wir herausgefunden? Caesar lässt sich durch systematisches Durchprobieren aller möglichen Verschiebungen knacken.
Wird bei demselben Klartext der Geheimtext gleich bleiben, wenn du den Schlüssel veränderst?
Denke an deinen Caesar-Schieberegler.
🟣 Verfahren bekannt – Nachricht verloren?
🤔 Denke zuerst: Ein Angreifer weiß, dass Caesar verwendet wurde. Ist die Nachricht damit automatisch entschlüsselt?
Trenne Verfahren und Schlüssel.
MERKE:Verfahren und Schlüssel sind nicht dasselbe.
🔎 Was haben wir herausgefunden? Der Empfänger braucht den passenden Schlüssel. Caesar ist trotzdem unsicher, weil es nur sehr wenige mögliche Schlüssel gibt.
MISSION 5
🤖 Computer mögen klare Regeln
Klare Zeichen und Regeln begegnen dir nicht nur am Computer. Auch im Alltag helfen vereinbarte Zeichen dabei, Informationen eindeutig zu verstehen.
🟢 Mission: Klare Zeichen im Alltag
Was haben eine Ampel, Verkehrszeichen und unsere Robotersprache gemeinsam?
Denke daran, warum Rot an einer Ampel nicht jedes Mal etwas anderes bedeuten darf.
MERKE: Auch im Alltag gibt es Zeichensysteme mit festgelegten Bedeutungen und Regeln. In der Informatik hilft uns diese Idee, formale Sprachen zu verstehen: Sie verwenden festgelegte Zeichen und Regeln, nach denen gültige Ausdrücke gebildet werden.
Jetzt übertragen wir diese Idee auf den Computer: Unser Bildschirm-Roboter versteht nur eine sehr kleine Befehlssprache.
L = links drehen
R = rechts drehen
V = vorwärtsV1 / V2 / V3 = 1 / 2 / 3 Felder
Roboter-Icons: KI-generierte Illustrationen.
💡 Was bedeutet „Syntax“?
Syntax sind die Regeln dafür, wie Zeichen und Wörter angeordnet werden dürfen. Hältst du dich an diese Regeln, versteht der Computer deinen Befehl. Ein falsches Zeichen oder eine falsche Reihenfolge kann dazu führen, dass er ihn nicht versteht.
✓ V2 R V1 → Syntax stimmt
✗ V2 X V1 → Syntax stimmt nicht, denn X ist hier nicht erlaubt.
🟢 Mission: Syntax-Checker
Mehrere Befehle werden mit Leerzeichen getrennt.
Bereit.
Der Roboter führt jeden einzelnen Schritt sichtbar nacheinander aus.
🔵 Challenge: Plane einen Weg
Schreibe eine gültige Befehlsfolge mit mindestens einer Drehung und mindestens vier Vorwärtsfeldern insgesamt. Beobachte anschließend, wie der Roboter sie nacheinander abarbeitet.
🟣 Fehlerdetektiv
🤔 Denke zuerst: Warum lehnt der Checker V2 X V1 ab?
Prüfe, welche Befehle unsere Sprache erlaubt.
MERKE: Computer arbeiten Befehle exakt nach festgelegten Regeln und Schritt für Schritt ab.
🔎 Was haben wir herausgefunden? Syntaxregeln legen fest, welche Befehlsfolgen gültig sind. Der Computer führt eine gültige Folge anschließend Schritt für Schritt aus.
MISSION 6 · FINALE
🛠️ Baue deine eigene Sprache
Jetzt wenden wir die Idee von Syntax auf Zeichenfolgen aus dem Alltag an.
🟢 Mission: Du bist heute der Syntax-Checker
Für unsere vereinfachte Übungs-E-Mail-Sprache gelten diese Regeln:
Regel 1: Vor dem @ steht mindestens ein Zeichen. Regel 2: Es gibt genau ein @. Regel 3: Nach dem @ folgt schule.de.
Ziehe jede Kachel in den passenden Bereich ✓ gültig oder ✗ ungültig. Alternativ kannst du zuerst die Kachel und danach den Zielbereich anklicken.
Prüfe jede Zeichenfolge mit den drei Regeln.
💡 Fachbegriff genauer: Syntax
Jetzt können wir genauer formulieren: Syntax sind die Regeln für den Aufbau gültiger Zeichenfolgen.
🔵 Challenge: Jetzt übernimmt der Computer
Wähle eine Mini-Sprache und teste selbst erfundene Zeichenfolgen.
Wichtig: Gib die Zeichenfolge ohne Komma und ohne Leerzeichen ein, zum Beispiel ABA statt A, B, A.
Erfinde zuerst selbst eine Zeichenfolge.
🟣 Erfinde eine Sprache, die man prüfen kann
🤔 Denke zuerst: Welche Regeln müssen so eindeutig sein, dass jemand anderes allein damit entscheiden kann: gültig oder ungültig?
Wähle einen Zeichenvorrat und eine Regel.
Erzeuge nun zwei Testfälle: einen, der gültig sein soll, und einen absichtlich ungültigen.
Wenn deine Regeln eindeutig sind, kann der Computer beide Fälle prüfen.
MERKE: Eine formale Sprache verwendet einen festgelegten Zeichenvorrat (Alphabet) und eindeutige Regeln dafür, welche Zeichenfolgen gültig sind.
🔎 Was haben wir herausgefunden? Mit einem Zeichenvorrat und eindeutigen Syntaxregeln kann festgelegt werden, welche Zeichenfolgen zu einer formalen Sprache gehören.
🏆 Abschluss-Check
Welche Kette beschreibt unseren Lernweg am besten?
Denke an die sechs Missionen.
🏆
Das Geheimsprachen-Labor ist geschafft!
Du kannst Codierung und Verschlüsselung unterscheiden, eine Caesar-Chiffre anwenden und knacken, Verfahren und Schlüssel auseinanderhalten und erklären, warum Computer eindeutige Syntaxregeln brauchen.
Von der geheimen Nachricht zur formalen Sprache: Du hast untersucht, wie Regeln Informationen verändern und wie Computer gültige Zeichenfolgen erkennen.
L = links drehen
R = rechts drehen
V = vorwärtsV1 / V2 / V3 = 1 / 2 / 3 Felder