MINT lernen

Probe-Klausur

Eine vollständige Klausur mit 50 Punkten in 90 Minuten — mit automatischer Auswertung und Notenpunkten.

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Bearbeitungszeit90 Minuten
AFB I

Wissen und Reproduzieren

15 Punkte

Hilfsmittel: Vigenère-Quadrat (Zeile = Schlüsselbuchstabe, Spalte = Klartextbuchstabe). Empfohlene Zeit: etwa 25 Minuten.

A1
Caesar in beide Richtungen
AFB I 4 Punkte

Wenden Sie das Caesar-Verfahren an.

a) Verschlüsseln Sie PRUEFUNG mit \(k=11\). 2 P
b) Entschlüsseln Sie MCAHUNOL, der mit \(k=20\) erzeugt wurde. 2 P
Lösung anzeigen (nach Auswerten freigeschaltet)

Erwartungshorizont: a) P + 11 → A, R → C, U → F, E → P, F → Q, U → F, N → Y, G → R: ACFPQFYR (2 P)
b) 20 zurück bzw. 6 vor: M → S, C → I, A → G, H → N, U → A, N → T, O → U, L → R: SIGNATUR (2 P)

A2
Vigenère mit Quadrat
AFB I 5 Punkte

Gegeben ist das Schlüsselwort ELF. Stellen Sie die Verschlüsselung tabellarisch dar (Klartext, Schlüssel, Geheimtext) und tragen Sie die Ergebnisse ein.

a) Um wie viele Stellen verschiebt der Schlüsselbuchstabe F? 1 P
Stellen
b) Verschlüsseln Sie SCHULHOF. 3 P
c) Welcher Klartextbuchstabe gehört zum Schlüsselbuchstaben L und zum Geheimtextbuchstaben Q? 1 P
Lösung anzeigen (nach Auswerten freigeschaltet)

Erwartungshorizont: a) F = 5 (A = 0; im Abitur-Quadrat Nummer 6 − 1) (1 P)
b) Schlüssel ELFELFEL: S + E = W, C + L = N, H + F = M, U + E = Y, L + L = W, H + F = M, O + E = S, F + L = Q → WNMYWMSQ (3 P, je Fehler −1)
c) In Zeile L steht Q unter dem Spaltenkopf F: \(16-11=5\) → F (1 P)

A3
Symmetrisch oder asymmetrisch?
AFB I 3 Punkte

Geben Sie an, welche Aussagen zutreffen.

Aussagen (mehrere Antworten richtig) 3 P
Lösung anzeigen (nach Auswerten freigeschaltet)

Erwartungshorizont: Richtig sind die Aussagen 1, 3 und 5 (je 1 P, falsche Kreuze werden abgezogen). Der öffentliche Schlüssel darf jeder kennen; Caesar ist symmetrisch.

A4
Schlüssel für einen Kurs
AFB I 3 Punkte

Ein Oberstufenkurs mit 40 Personen will paarweise vertraulich kommunizieren. Berechnen Sie den Schlüsselbedarf.

a) Anzahl geheimer Schlüssel bei einem symmetrischen Verfahren 2 P
Schlüssel
b) Anzahl Schlüsselpaare bei einem asymmetrischen Verfahren 1 P
Schlüsselpaare
Lösung anzeigen (nach Auswerten freigeschaltet)

Erwartungshorizont: a) \(\frac{40\cdot39}{2}=780\) (2 P) b) je Person ein Paar: 40 (1 P)

AFB II

Zusammenhänge herstellen

25 Punkte

Zwischenschritte auf Papier notieren — im Erwartungshorizont stehen sie mit Teilpunkten. Empfohlene Zeit: etwa 45 Minuten.

A5
Einen Vigenère-Text angreifen
AFB II 8 Punkte

In einem langen Vigenère-Geheimtext kommen die Folgen HVD an den Positionen 3 und 31, MKZ an 10 und 52 sowie QHD an 17 und 87 doppelt vor. Das Schlüsselwort hat zwischen 5 und 10 Buchstaben. Der Geheimtext beginnt mit BWEMYVF. Ermitteln Sie Schlüssellänge, Schlüsselwort und Textanfang.

a) größter gemeinsamer Teiler der Abstände 2 P
b) Schlüssellänge 1 P
Buchstaben
c) In den Teiltexten 1 bis 7 sind die häufigsten Buchstaben T M R K Y M R. Bestimmen Sie das Schlüsselwort (Annahme: jeweils E). 3 P
d) Entschlüsseln Sie die ersten sieben Buchstaben BWEMYVF. 2 P
Lösung anzeigen (nach Auswerten freigeschaltet)

Erwartungshorizont: a) Abstände 28, 42, 70; ggT 14 (2 P) b) Teiler 2, 7, 14; zwischen 5 und 10 liegt nur 7 (1 P)
c) T − E = 15 → P, M − E = 8 → I, R − E = 13 → N, K − E = 6 → G, Y − E = 20 → U, M → I, R → N: PINGUIN (3 P)
d) B − P = 1 − 15 → 12 = M, W − I → O, E − N → R, M − G → G, Y − U → E, V − I → N, F − N → S: MORGENS (2 P)

A6
Der verräterische Briefanfang
AFB II 4 Punkte

Ein Vigenère-verschlüsselter Geschäftsbrief beginnt erfahrungsgemäß mit SEHR GEEHRTE. Der abgefangene Geheimtext beginnt mit JSZV XSWLIHW. Analysieren Sie den Anfang im Hinblick auf den Schlüssel.

a) Schlüsselwort 3 P
b) Schlüssellänge 1 P
Buchstaben
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Erwartungshorizont: a) Geheimtext − Klartext: J − S = 9 − 18 → 17 = R, S − E = 14 → O, Z − H = 18 → S, V − R = 4 → E, … ergibt ROSEROSEROS → ROSE (3 P) b) 4 (1 P). Ein bekannter Klartextanfang verrät den ganzen Schlüssel — ein weiterer Grund, warum Vigenère unsicher ist.

A7
Hybride Verschlüsselung
AFB II 6 Punkte

Ein Cloud-Dienst verschlüsselt hochgeladene Dateien hybrid. Erläutern Sie das Verfahren, indem Sie jeweils die zutreffende Antwort wählen.

a) Womit wird der Sitzungsschlüssel verschlüsselt? 2 P
b) Warum werden die Dateien nicht direkt asymmetrisch verschlüsselt? 2 P
c) Warum wird für jede Verbindung ein neuer Sitzungsschlüssel erzeugt? 2 P
Lösung anzeigen (nach Auswerten freigeschaltet)

Erwartungshorizont: a) Mit dem öffentlichen Schlüssel des Empfängers; nur dessen privater Schlüssel entschlüsselt ihn (2 P) b) Asymmetrische Verfahren sind um Größenordnungen langsamer; symmetrisch geht es schnell, asymmetrisch wird nur der kurze Sitzungsschlüssel behandelt (2 P) c) Ein kompromittierter Sitzungsschlüssel gefährdet nur eine Verbindung; außerdem gibt es weniger gleich verschlüsseltes Material für Angriffe (2 P)

A8
Eine signierte Nachricht
AFB II 7 Punkte

Alice schickt Bob eine signierte Nachricht. Beschreiben Sie das Verfahren, indem Sie die zutreffenden Antworten wählen.

a) Wie erzeugt Alice die Signatur? 2 P
b) Wie prüft Bob die Signatur? 2 P
c) Welche Ziele erreicht die Signatur? (mehrere Antworten richtig) 3 P
Lösung anzeigen (nach Auswerten freigeschaltet)

Erwartungshorizont: a) Hashwert mit Alices privatem Schlüssel verschlüsseln (2 P) b) mit Alices öffentlichem Schlüssel entschlüsseln, eigenen Hashwert berechnen, vergleichen (2 P) c) Integrität, Authentizität, Nichtabstreitbarkeit — nicht Vertraulichkeit, die Nachricht bleibt lesbar (3 P)

AFB III

Verallgemeinern und beurteilen

10 Punkte

Erst eine eigene Begründung skizzieren, dann auswählen. Empfohlene Zeit: etwa 20 Minuten.

A9
Sicherheit einer Firmenlösung
AFB III 4 Punkte

Eine Firma verschlüsselt ihre täglichen Lieferlisten (je etwa 5 000 Zeichen) mit Vigenère. Das Schlüsselwort hat 8 Buchstaben und wird seit einem Jahr nicht gewechselt. Beurteilen Sie die Sicherheit, indem Sie alle zutreffenden Aussagen wählen.

Aussagen (mehrere Antworten richtig) 4 P
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Erwartungshorizont: Zutreffend: 1, 3, 4, 6 (je 1 P). Der Schlüsselraum schützt nur vor Brute Force; Kasiski-Test und Häufigkeitsanalyse umgehen ihn. Auch 12 Buchstaben ändern daran bei 5 000 Zeichen pro Tag nichts. Urteil: unsicher.

A10
Angriff im Schul-WLAN
AFB III 6 Punkte

Alice fragt Bob im Schul-WLAN nach seinem öffentlichen Schlüssel. Mallory fängt Bobs Antwort ab und schickt Alice stattdessen ihren eigenen öffentlichen Schlüssel. Nehmen Sie Stellung zur Gefahr und zu möglichen Gegenmaßnahmen.

a) Was kann Mallory nun tun? 2 P
b) Welche Maßnahmen schützen Alice? (mehrere Antworten richtig) 4 P
Lösung anzeigen (nach Auswerten freigeschaltet)

Erwartungshorizont: a) Man-in-the-Middle: Mallory liest (und ändert ggf.) alles, ohne dass Alice oder Bob etwas merken (2 P) b) Zertifikat einer CA oder persönlicher Abgleich des Fingerabdrucks — beide stellen sicher, dass der Schlüssel wirklich Bob gehört (je 2 P). Längere Schlüssel oder eine zusätzliche Verschlüsselung helfen nicht, solange Alice den falschen Schlüssel benutzt.

Ergebnis

Erreicht
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Notenpunkte
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AufgabeThemaPunkte

Punkteverteilung

AufgabeThemaAFBPunkte
A1Caesar in beide RichtungenAFB I4
A2Vigenère mit QuadratAFB I5
A3Symmetrisch oder asymmetrisch?AFB I3
A4Schlüssel für einen KursAFB I3
A5Einen Vigenère-Text angreifenAFB II8
A6Der verräterische BriefanfangAFB II4
A7Hybride VerschlüsselungAFB II6
A8Eine signierte NachrichtAFB II7
A9Sicherheit einer FirmenlösungAFB III4
A10Angriff im Schul-WLANAFB III6
Summe (AFB I: 15 P · AFB II: 25 P · AFB III: 10 P)50

Notenschema (Notenpunkte der Oberstufe)

PunkteNotenpunkteBeurteilung
48 – 50 P15sehr gut +
45 – 47 P14sehr gut
43 – 44 P13sehr gut −
40 – 42 P12gut +
38 – 39 P11gut
35 – 37 P10gut −
33 – 34 P9befriedigend +
30 – 32 P8befriedigend
28 – 29 P7befriedigend −
25 – 27 P6ausreichend +
23 – 24 P5ausreichend
20 – 22 P4ausreichend −
17 – 19 P3mangelhaft +
14 – 16 P2mangelhaft
10 – 13 P1mangelhaft −
0 – 9 P0ungenügend