Du gibst bei einer Konzertkasse online deine Adresse ein. Mit welchem Schlüssel werden die Daten auf deinem Gerät verschlüsselt, bevor sie losgeschickt werden?
Nur ein Schlüssel kann das Paket wieder öffnen — und der darf niemals verschickt worden sein. Wer soll die Adresse lesen können? Also gehört der Briefkasten wem?
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Vier Situationen einordnen
AFB II
Ordne zu, was hier jeweils im Mittelpunkt steht: V = Verschlüsselung (Vertraulichkeit), H = Hashwert (Integrität), S = digitale Signatur (Authentizität).
Nach dem Download eines Betriebssystem-Abbilds vergleichst du die vom Hersteller veröffentlichte Zeichenfolge mit der, die dein Rechner aus der Datei berechnet.
Dein Handy weigert sich, ein Update zu installieren, weil es angeblich „nicht vom Hersteller stammt“.
Im Zug-WLAN füllst du das Anmeldeformular deiner Schulcloud aus, ohne dass der Sitznachbar am Laptop dein Passwort mitschneiden kann.
Ein Amt bestätigt, dass ein eingereichtes PDF tatsächlich von der Person unterschrieben wurde, deren Name daruntersteht.
Eine Signatur enthält immer auch einen Hashwert. Frage deshalb weiter: Geht es nur darum, ob etwas unverändert ist (H), oder zusätzlich darum, von wem es kommt (S)?
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Rechne nach: Warum hybrid?
AFB II
Eine 500-MB-Datei soll verschlüsselt übertragen werden. AES schafft 250 MB/s, RSA nur 0,05 MB/s. Rechne durch, warum man beide kombiniert.
Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
Wie lange braucht AES für 500 MB bei 250 MB/s?Sekunden
Wie lange bräuchte RSA für dieselben 500 MB bei 0,05 MB/s?Sekunden
Wie viele Stunden sind das? (eine Nachkommastelle)Stunden
RSA verschlüsselt nur den 32 Byte langen Sitzungsschlüssel — das sind 0,00003 MB. Wie lange dauert das? (in Millisekunden, eine Nachkommastelle)ms
Wie lange dauert das hybride Verfahren insgesamt, auf ganze Sekunden gerundet?Sekunden
Fast drei Stunden gegen zwei Sekunden. Das hybride Verfahren nimmt das Beste aus beiden Welten: RSA löst das Schlüsselproblem, AES erledigt die Arbeit.
Zeit = Datenmenge ÷ Geschwindigkeit. Beim hybriden Verfahren verschlüsselt RSA nur den winzigen Sitzungsschlüssel, AES den ganzen Rest.
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Lückentext: Der Fingerabdruck einer Datei
AFB I
Setze die passenden Fachbegriffe ein. Zwei Wörter bleiben übrig.
Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt) — mit Tab und Enter geht es genauso. Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.
Eine verwandelt beliebig lange Daten in einen kurzen fester Länge. Weil sich die Eingabe daraus nicht zurückrechnen lässt, nennt man sie eine . Ändert sich in der Eingabe nur ein einziges Zeichen, sieht das Ergebnis völlig anders aus — das ist der . In der Praxis verwendet man dafür zum Beispiel .
Eine Hashfunktion verschlüsselt nichts: Es gibt keinen Schlüssel und kein Zurück. Genau deshalb eignet sie sich als Fingerabdruck, um Veränderungen zu erkennen.
Zwei der Wörter gehören zur Verschlüsselung, nicht zum Hashen. Beim Hashen gibt es keinen Schlüssel.
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Symmetrisch, asymmetrisch oder Hash?
AFB II
Ordne jede Karte dem Baustein zu, zu dem sie gehört.
Ziehe jede Karte in den passenden Korb — oder wähle sie mit Enter aus und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1symmetrische Verschlüsselung
2asymmetrische Verschlüsselung
3Hashfunktion
Alle drei Bausteine arbeiten in HTTPS zusammen: asymmetrisch für den Schlüsselaustausch und die Signatur, symmetrisch für die schnellen Daten, und die Hashfunktion als Fingerabdruck in jeder Signatur.
Frage bei jeder Karte: Gibt es einen Schlüssel, zwei Schlüssel — oder gar keinen?
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Fehlersuche: So funktioniert HTTPS
AFB III
Ein Mitschüler erklärt, was beim Aufruf einer HTTPS-Seite passiert. Drei Sätze sind fachlich falsch — klicke genau diese an.
In diesem Text stecken Fehler. Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.
Die Kurzformel hilft bei fast jeder Fehlersuche: verschlüsseln → öffentlicher Schlüssel des Empfängers, signieren → eigener privater Schlüssel. Und: Asymmetrisch nur so wenig wie nötig, weil es langsam ist.
Prüfe bei jedem Satz mit einem Schlüssel: Wessen Schlüssel ist das — und welcher der beiden? Und überlege, welches Verfahren schnell genug für eine ganze Webseite ist.
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Trickfrage: der falsche Briefkasten
AFB III
Anna will Ben verschlüsselt schreiben. Mallory sitzt dazwischen. Spiele den Angriff durch.
Spiele den Ablauf Schritt für Schritt durch: Was passiert als Nächstes? Nur die richtige Karte bringt dich weiter.
Dieser Angriff heißt Man-in-the-Middle. Er zeigt: Verschlüsselung allein genügt nicht — man muss auch sicher sein, mit wem man spricht. Genau dafür gibt es Zertifikate.
Ein öffentlicher Schlüssel ist nur eine Zahlenfolge — er trägt keinen Namensschild.
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Der Ablauf einer hybriden Verschlüsselung
AFB III
So läuft eine verschlüsselte Verbindung zu einer Website ab. Bringe die sechs Schritte in die richtige Reihenfolge.
Ziehe die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1Der Server schickt seinen öffentlichen Schlüssel im Zertifikat.
2Der Browser prüft, ob das Zertifikat vertrauenswürdig ist.
3Der Browser erzeugt einen zufälligen Sitzungsschlüssel.
4Er verschlüsselt diesen Sitzungsschlüssel mit dem öffentlichen Schlüssel des Servers.
5Der Server entschlüsselt ihn mit seinem privaten Schlüssel.
6Alle weiteren Daten werden symmetrisch mit dem Sitzungsschlüssel übertragen.
Das ist der Grund für das Wort hybrid: Asymmetrische Verfahren lösen elegant das Schlüsselaustauschproblem, sind aber rechenaufwendig. Symmetrische Verfahren sind schnell, brauchen aber einen gemeinsamen Schlüssel. Die Kombination nutzt von beidem die Stärke.
Das langsame asymmetrische Verfahren wird nur benutzt, um einen einzigen kurzen Schlüssel zu übertragen — danach übernimmt das schnelle.
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Was gilt für asymmetrische Verfahren?
AFB II
Drei Aussagen sind richtig. Markiere genau diese drei.
Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
Der ganze Sinn asymmetrischer Verfahren ist, dass man vorher nichts Geheimes austauschen muss. Genau deshalb funktionieren sie auch mit Gegenstellen, die man noch nie kontaktiert hat — etwa einer Website, die man zum ersten Mal aufruft.
Merke: Womit verschlüsselt wird, damit wird nicht entschlüsselt — die beiden Schlüssel eines Paares gehören zusammen, sind aber verschieden.
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Rückblick: Das Schlüsselraum-Argument aus 4.1.2
AFB II
Bei Caesar gibt es 25 mögliche Schlüssel, bei einem AES-Schlüssel mit 128 Bit gibt es 2128. Warum reicht ein großer Schlüsselraum allein trotzdem nicht für Sicherheit?
Denk an die einfache Ersetzung aus 4.1.2: riesiger Schlüsselraum — und trotzdem mit Häufigkeitsanalyse zu knacken. Was war dort das eigentliche Problem?
