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gf_informatik:daten_sca:verschluesselung [2024-05-26 19:37] – [Lösungen] scagf_informatik:daten_sca:verschluesselung [2026-05-11 11:55] (aktuell) – [Auftrag] sca
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 ++++Lernziele| ++++Lernziele|
 +
 +<nodisp 2>
 +TO ADD nach Prüfung 2024:
 +
 +   * alle Logikoperatoren
 +
 +</nodisp>
  
 Prüfungsrelevant ist alles, was in den Lektionen und Übungen behandelt wurde. Die Lernziele unten dienen als Gradmesser und sind nicht unbedingt komplett. Prüfungsrelevant ist alles, was in den Lektionen und Übungen behandelt wurde. Die Lernziele unten dienen als Gradmesser und sind nicht unbedingt komplett.
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 Die Nachricht "RYDDUYKFXUKEBKFBBKKBQXBPVBJF" wurde mit dem Schlüssel "UELXBICNYAZJSQORTPKFMGVHWD" verschlüsselt. Schreibe ein Programm, mit welchem du die Nachricht im Klartext ermitteln kannst. Die Nachricht "RYDDUYKFXUKEBKFBBKKBQXBPVBJF" wurde mit dem Schlüssel "UELXBICNYAZJSQORTPKFMGVHWD" verschlüsselt. Schreibe ein Programm, mit welchem du die Nachricht im Klartext ermitteln kannst.
 +
 +Der Code kann ganz einfach gehalten werden, es muss z.B. keine Funktion geschrieben werden.
  
 ++++Tipps| ++++Tipps|
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 === Zusatzaufgaben === === Zusatzaufgaben ===
 +
 +== Monoalphabetische Verschlüsselung ==
 +
 + 1. Programmiere eine Funktion `random_key()`, die dir einen Zufalls-Schlüssel für die monoalphabetische Verschlüsselung erstellt. Verwende dazu das `ALPHABET = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ"` und das random-Modul.
 + 1. Schreibe eine Funktionen `monoalphabetic_encryption(cleartext,key)` und `monoalphabetic_decryption(ciphertext,key)`. Dazu kannst du deinen Code aus einer vorherigen Aufgabe recyceln.
 +
  
 == Morsen == == Morsen ==
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 Mögliche Vorgehensweisen:  Mögliche Vorgehensweisen: 
  
-   1. **Einfach.** Idee: Gehe jeden Buchstabe des Alphabets durch und ermittle, wie oft dieser im Text vorkommt. +   1. **Einfach.** Idee: Gehe jeden Buchstabe des Alphabets durch. Gehe dabei für jeden Buchstaben den gesamten Text durch und ermittle, wie oft dieser im Text vorkommt.
       1. Speichere das Alphabet in einer Liste oder einem String, z.B. `alphabet = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ"`.       1. Speichere das Alphabet in einer Liste oder einem String, z.B. `alphabet = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ"`.
       1. Für jeden Buchstaben musst du irgendwo dessen Anzahl speichern. Verwende dazu eine Liste: Die erste Zahl darin steht für die Anzahl "A", die zweite für die Anzahl "B" bis und mit "Z" usw:<WRAP>       1. Für jeden Buchstaben musst du irgendwo dessen Anzahl speichern. Verwende dazu eine Liste: Die erste Zahl darin steht für die Anzahl "A", die zweite für die Anzahl "B" bis und mit "Z" usw:<WRAP>
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 count = [0,0,0,0,...,0] count = [0,0,0,0,...,0]
 </code></WRAP> </code></WRAP>
-      1. Mit `text.count(buchstabe)` wird ermittelt, wie oft der Buchstabe `buchstabe` im Text `text` vorkommt.+      1. Alternative: Starte mit einer leeren Liste `count = []`. Nachdem du die Anzahl A ermittelt hast, appende diese der Liste. Ermittle dann die Anzahl B und appende erneut und so weiter. 
 +      1. Mit der vordefinierten `text.count(buchstabe)` wird ermittelt, wie oft der Buchstabe `buchstabe` im Text `text` vorkommt.
       1. Gehe jeden Buchstabe in `alphabet` durch (Schleife!) und ermittle mit `count` dessen Anzahl. Speichere diese dann in der `count`-Liste. Nun sollte diese Liste für jeden Buchstaben die richtige Anzahl haben.       1. Gehe jeden Buchstabe in `alphabet` durch (Schleife!) und ermittle mit `count` dessen Anzahl. Speichere diese dann in der `count`-Liste. Nun sollte diese Liste für jeden Buchstaben die richtige Anzahl haben.
       1. Ermittle, wie viele Buchstaben es insgesamt gibt (also Summe aller Zahlen in `count`). Dividiere jede Zahl in `count` durch diese Summe, um dessen Häufigkeit zu erhalten (sollte etwa $0.15$ für das "E" sein). Um es in Prozent anzugeben, multipliziere die Zahl mit $100$.       1. Ermittle, wie viele Buchstaben es insgesamt gibt (also Summe aller Zahlen in `count`). Dividiere jede Zahl in `count` durch diese Summe, um dessen Häufigkeit zu erhalten (sollte etwa $0.15$ für das "E" sein). Um es in Prozent anzugeben, multipliziere die Zahl mit $100$.
       1. Gib nun jeden Buchstaben und dessen Häufigkeit aus.\\ \\        1. Gib nun jeden Buchstaben und dessen Häufigkeit aus.\\ \\ 
-   1. **Standard.** Idee: Gehe jedes Zeichen des Textes durch, ermittle was es für eines ist, und erhöhe dann den entsprechenden Counter um $1$.+   1. **Standard.** Idee: Gehe jedes Zeichen des Textes durch. Ermittle zuerst, um welches Zeichen sich handelt (Position im Alphabet). Erhöhe dann den entsprechenden Counter um $1$.
       1. Speichere das Alphabet in einer Liste oder einem String, z.B. `alphabet = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ"`.       1. Speichere das Alphabet in einer Liste oder einem String, z.B. `alphabet = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ"`.
       1. Für jeden Buchstaben musst du irgendwo dessen Anzahl speichern. Verwende dazu eine Liste: Die erste Zahl darin steht für die Anzahl "A", die zweite für die Anzahl "B" bis und mit "Z" usw:<WRAP>       1. Für jeden Buchstaben musst du irgendwo dessen Anzahl speichern. Verwende dazu eine Liste: Die erste Zahl darin steht für die Anzahl "A", die zweite für die Anzahl "B" bis und mit "Z" usw:<WRAP>
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 <code python> <code python>
 import unicodedata import unicodedata
 +import hashlib
 +
 ALPHABET = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789_.,!?" ALPHABET = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789_.,!?"
  
 ################################### ###################################
 + 
 key = #TODO: HIER MUSS DER KEY FESTGELEGT WERDEN key = #TODO: HIER MUSS DER KEY FESTGELEGT WERDEN
    
 ################################### ###################################
 +
 +# key check using hashes
 +keys_hashed = ['eda0b68b535db8b5351411d0c6107ae914d2ae693bbbc4a65563c0bd7b71c236','518f09cd2ae6ed62f4f69b68100f500daf50512b770441ba3d5887aaebdec92c','240e84641bec5e258c90964f9a5dca0e491b3654fdbeb3d67303dbaad3c51fb6','1b430006cae20c25f86ffe754e00b90fe7badfb9b2da99d81ce0026c4c548b5a']
 +if not hashlib.sha256(key.encode()).hexdigest() in keys_hashed:
 +    raise Exception('Eingegebener key ist NICHT korrekt!')
  
 for c in key: for c in key:
     if c not in ALPHABET: raise Exception("Unerlaubtes Symbol im Key!")     if c not in ALPHABET: raise Exception("Unerlaubtes Symbol im Key!")
 + 
 def encryption_vigenere(cleartext,password): def encryption_vigenere(cleartext,password):
     cleartext = cleartext.replace(' ','_')     cleartext = cleartext.replace(' ','_')
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 </code> </code>
 ++++ ++++
 +
 +<nodisp 2>
 +
 +++++LEHRER INFO WICHTIG!|
 +
 +Die hashed PW müssen jeweils angepasst werden!
 +
 +Code dafür:
 +
 +<code python>
 +import hashlib
 +
 +text = "WORLD"
 +
 +pws = ['KSR','PIZZA','SCHWEIZ']
 +
 +for text in pws:
 +    hashed = hashlib.sha256(text.encode()).hexdigest()
 +    print(hashed)
 +</code>
 +
 +++++
 +
 +</nodisp>
 +
 +=== Auftrag ===
 +
 +++++Vorbereitung LP|
 +
 +   1. keys ausdenken, immer 1 key pro 4-5 SuS
 +   1. auf Zetteli schreiben
 +   1. hashes in Code anpassen (überprüft, ob eingegebene keys korrekt)
 +   1. Teams-Chat erstellen
 +
 +++++
 +
 +
 +Vorbereitung SuS:
 +
 +   1. Schotte dich ab: Einzeln sitzen, Kopfhörer
 +   1. Kopiere Vigenere-Code von oben in Browser.
 +   1. Jede Person kriegt von LP einen geheimen key. Keep it private!
 +   1. Tippe key in Code: `key = ...`. Führe Code aus. Falls kein Fehler, ist key korrekt!
 +
 +
 +Durchführung
 +
 +Ziele:
 +
 +   * Jeweils 4-5 Personen bilden eine Gruppe und haben das gleiche Passwort.
 +   * Schreibe verschlüsselte Nachrichten im Chat.
 +   * Finde alle Gruppenmitglieder.
 +   * Dann löst Rätsel (-> Slides)
 +   * Dann plaudert in der Gruppe miteinander:
 +     * Witz erzählen!
 +     * Ferienpläne diskutieren.
 +     * ...
 +
 +
 +Regeln:
 +
 +   * NUR VERSCHLÜSSELT KOMMUNIZIEREN!
  
 ===== - Zeichencodierung ===== ===== - Zeichencodierung =====
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 ++++Tipps| ++++Tipps|
  
-   1. Entferne die Leerschläge in einem String `s` mit `s = s.replace(' ','')` 
    1. Erstelle einen leeren String, dem du Stelle um Stelle die verschlüsselte Nachricht hinzufügst.    1. Erstelle einen leeren String, dem du Stelle um Stelle die verschlüsselte Nachricht hinzufügst.
-    1. Gehe die Positionen des Binärcodes durch. An jeder Stelle bestimmst du den XOR-Wert mit der zugehörigen Ziffer im Schlüssel. Füge das Resultat dem String für die verschlüsselte Nachricht hinzu.+   1. Gehe die Positionen des Binärcodes durch. An jeder Stelle bestimmst du den XOR-Wert mit der zugehörigen Ziffer im Schlüssel. Füge das Resultat dem String für die verschlüsselte Nachricht hinzu. 
 +   1. Achtung: Die Leerschläge sollen natürlich *nicht* verschlüsselt werden. Am einfachsten überprüft man zuerst, ob das Zeichen an der aktuellen Position ein Leerschlag ist oder nicht. Falls ja, wird einfach wieder ein Leerschlag eingefügt, falls nicht, wird das Zeichen verschlüsselt.
  
 ++++ ++++
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 01010010 01001111 01001101 01000001 01001110 01010011 01001000 01001111 01010010 01001110  01010010 01001111 01001101 01000001 01001110 01010011 01001000 01001111 01010010 01001110 
 </code> </code>
-Anstelle betrachtet man gerne die zugehörigen Darstellung im **Hexadezimalsystem** (Zahlensystem mit Basis $16$, Nennwerte $0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,a,b,c,d,e,f"), denn eine Umrechnung zwischen den beiden ist sehr einfach:+Anstelle betrachtet man gerne die zugehörigen Darstellung im **Hexadezimalsystem** (Zahlensystem mit Basis $16$, Nennwerte $0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,a,b,c,d,e,f$), denn eine Umrechnung zwischen den beiden ist sehr einfach:
  
 Betrachten wir dazu das zweite Byte von oben: `01001111`. Die ersten vier Bits `0100` stehen für die Dezimalzahl $4$, was im Hexadezimalsystem ebenfalls $4$ ist. Die zweiten vier Bits `1111` stehen für $15$, im Hexadezimalsystem ist das `F`. Somit gilt: $$01001111_2 = 4F_{16}$$ Betrachten wir dazu das zweite Byte von oben: `01001111`. Die ersten vier Bits `0100` stehen für die Dezimalzahl $4$, was im Hexadezimalsystem ebenfalls $4$ ist. Die zweiten vier Bits `1111` stehen für $15$, im Hexadezimalsystem ist das `F`. Somit gilt: $$01001111_2 = 4F_{16}$$
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 === Aufgabe F4 === === Aufgabe F4 ===
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 +Ziele: Mit dem Online-Tool [[https://cryptii.com/pipes/aes-encryption]] kann man Nachrichten mit AES verschlüsseln und entschlüsseln. Dazu benötigt man aber einen geheimen 128 bit Schlüssel (Key) und einen 128 bit Initialization Vector (IV), die man mit der Person teilt, mit der man kommunizieren will. In dieser Aufgabe soll ein einfacher Code erstellt werden, mit der man solche Keys/IVs generieren kann.
  
    1. Schreibe einen Code (einfach!), der dir einen 16 Byte (128 Bit) langen Zufallsstring mit Hexadezimalzahlen erstellt in der Form `e9 50 33 f9 99 81 a1 b8 6c 47 82 3d 84 59 9a bc`. Tipp: Mit `hex(132)[2:]` wandelst du eine Dezimalzahl ins Hexadezimalsystem um und entfernst den Präfix.    1. Schreibe einen Code (einfach!), der dir einen 16 Byte (128 Bit) langen Zufallsstring mit Hexadezimalzahlen erstellt in der Form `e9 50 33 f9 99 81 a1 b8 6c 47 82 3d 84 59 9a bc`. Tipp: Mit `hex(132)[2:]` wandelst du eine Dezimalzahl ins Hexadezimalsystem um und entfernst den Präfix.
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 ===== Lösungen ===== ===== Lösungen =====
  
-<nodisp 2>+<nodisp 1>
  
 ++++Lösungen A| ++++Lösungen A|
  • gf_informatik/daten_sca/verschluesselung.1716752231.txt.gz
  • Zuletzt geändert: 2024-05-26 19:37
  • von sca