Kein Geheimnis

Peer Reviewe

Unterricht in Kryptologie

Kryptologie, die Wissenschaft von den Geheimschriften und ihrer Entschlüsselung, erfährt in der gegenwärtigen Zeit zunehmend praktische Bedeutung. Sie gewährleistet nicht nur Vertraulichkeit, Integrität und Authentizität beim Nachrichtenaustausch, sondern bestimmt auch die Sicherheit des elektronischen Geschäftsverkehrs, des Datenschutzes und ermöglicht digitale Signaturen. Gleichzeitig stützen sich moderne Verfahren der Kryptologie auf die Zahlentheorie, deren Grundlagen bereits in der Sekundarstufe I bereitgestellt werden. In der Vereinigung von mathematischen Inhalten, historischen Entwicklungen und aktuellen gesellschaftspolitischen Aspekten bietet Kryptologie vielfältige Einsatzmöglichkeiten für den Unterricht an allgemeinbildenden Schulen. Dass kryptologische Inhalte dennoch nicht in den Schulunterricht integriert sind, ist Anlass dieser Arbeit. Ausgehend vom Bildungs- und Erziehungsauftrag allgemeinbildender Schulen wird zunächst die Berechtigung eines Unterrichts in Kryptologie nachgewiesen. Anschließend wird dessen didaktischer Ort festgelegt, es werden geeignete Lerninhalte ausgewählt und in eine zeitliche Abfolge gebracht. In einer Unterrichtssequenz werden diese kryptologischen Lerninhalte didaktisch aufbereitet, auf Verständnisebene der Schüler transferiert und mit methodischen Hinweisen für Lehrkräfte versehen

Die ersten Jahrzehnte der Public-Key-Cryptography : Über die widersprüchliche Durchsetzung der kryptologischen Erfindungen neuer Richtung

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Kryptoanalytische Verfahren für die Elliptische-Kurven-Kryptographie

In der vorliegenden Masterarbeit werden die neuesten Entwicklungen kryptoanalytischer Verfahren zur Lösung des diskreten Logarithmus in der Elliptischen-Kurven-Kryptographie zusammengefasst, um Schlussfolgerungen über die Sicherheit aktuell verwendbarer Schlüssellängen aufzustellen. Dabei werden auch derzeit eingesetzte Hardwarelösungen betrachtet, die ebenfalls die Sicherheit aktuell verwendbarer Schlüssellängen beeinflusse

Textprozessierung - Design und Applikation

Die wissenschaftliche Kommunikation und der Austausch von Forschungsergebnissen beruhte lange Zeit einzig auf der Veröffentlichung und der Rezeption von Fachbüchern und -artikeln. Erst in der jüngeren Vergangenheit wurden auch Lösungen entworfen, wie die dem Forschungsprozess zugrundeliegenden sowie die aus diesem resultierenden Daten ausgetauscht werden können. Eine zentrale Rolle spielt dabei die beständig fortschreitende Entwicklung innerhalb der Informationstechnologie. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Software-System entwickelt, das es erlaubt, Experimente auszutauschen. Damit ist ein Wissenschaftler in der Lage, die Grundlage seiner empirischen Forschung direkt weiterzugeben. Dieses System ist das Text Engineering Software Laboratory, kurz Tesla. Es stellt eine Arbeitsumgebung für Wissenschaftler, die auf textuellen Daten arbeiten, bereit. Innerhalb dieser Arbeitsumgebung können in einem Client Experimente mithilfe eines graphischen Workflow-Editors sowie diverser Konfigurations-Editoren zusammengestellt werden. Diese werden auf einem Server ausgeführt und können dann wieder im Client auf unterschiedliche Arten visualisiert werden. Die Experimente werden dabei vollständig dokumentiert (Ausgangsdaten, angewendete Verfahren, Resultate). Diese Dokumentation kann exportiert und distribuiert werden, so dass die Experimente jederzeit von anderen Nutzern des Systems reproduziert werden können. Die Arbeit geht zunächst darauf ein, welche Bereiche der Wissenschaft in das Feld der Textprozessierung fallen. Daraus werden Anforderungen abgeleitet, welche von diesen Wissenschaften als Basis für Forschungen an ihrem Gegenstandsbereichen und deren Weitergabe gestellt werden. Auf dieser Grundlage wird das System Tesla vorgestellt, das den formulierten Ansprüchen gerecht wird. Dabei werden die wichtigsten Features behandelt, die Tesla dem Anwender bietet. Die Demonstration des Systems erfolgt am Beispiel einer Analyse des sogenannten Voynich-Manuskripts. Dieses Dokument wurde 1912 in Italien entdeckt wurde und stammt mutmaßlich aus dem 15. Jahrhundert. Das Manuskript enthält einen Text eines unbekannten Autors, dessen Inhalt bisher nicht entschlüsselt werden konnte. Bisher wurde auch noch kein Verschlüsselungsverfahren gefunden, das einen vergleichbaren Text erzeugt, was sich mit dieser Arbeit ändert

Entwicklung und Erprobung des didaktischen Systems Internetworking im Informatikunterricht

Internetbasierte Informatiksysteme beeinflussen in steigendem Maße Situationen in unterschiedlichen Lebensbereichen. Kompetenzen zur Verwendung von Internetanwendungen und -diensten müssen explizit erworben werden, weil damit ein notwendiger Einblick in nicht beobachtbare Abläufe und nicht offen sichtbare Strukturen verbunden ist. Bisher gibt es Vorschläge für die Gestaltung schulischer Lehr-Lernprozesse zu ausgewählten Teilaspekten des Internets. Es fehlt eine systematische Analyse des Bildungsbedarfs und ein daraus resultierendes Unterrichtsmodell. In dieser Arbeit wird ein Gesamtkonzept für den Informatikunterricht in der Sekundarstufe II vorgestellt, das zu zielgerichteter und verantwortungsvoller Anwendung des Internets beiträgt. Die vorliegende Arbeit umfasst den Prozess von der Analyse erforderlicher Kompetenzen bis zur Realisierung von Lehr-Lernprozessen im Informatikunterricht in der Sekundarstufe II. Es werden der Beitrag der Informatik zu identifizierten Kompetenzen untersucht und Bildungsanforderungen bestimmt. Bildungsempfehlungen und Forschungsergebnisse zu erfolgreichen Unterrichtseinheiten werden im Hinblick auf die Bildungsziele analysiert. Der Informatikunterricht unterstützt die Kompetenzentwicklung zu internetbasierten digitalen Medien. Es wird die Entwicklung eines Unterrichtsmodells zu Internetworking beschrieben. Dazu wird der Ansatz der Didaktischen Systeme untersucht, weiter entwickelt und auf den Bereich Internetworking übertragen. Der theoretische Ansatz wird dazu in vier Unterrichtsprojekten zu Internetworking in der Praxis realisiert. Beziehungen zwischen Fachkonzepten zu Internetworking werden untersucht und durch Wissensstrukturen zur Planung von Unterrichtsprojekten eingesetzt und in der Praxis erprobt. Die Beschreibung von Lernaktivitäten erfolgt auf der Basis von Aufgabenklassen, die das notwendige Wissen zur Bearbeitung einer Aufgabenstellung repräsentieren. Auf der Grundlage des Ablaufs der Aufgabenbearbeitung werden Eigenschaften von Aufgaben beschrieben und zu deren Gestaltung nutzbar gemacht. Bisher nicht durchführbare Tätigkeiten im Unterricht werden durch die Entwicklung der Lernsoftware Filius ermöglicht. Die Reduktion der komplexen Wirklichkeit durch Simulation realer internetbasierter Informatiksysteme und die Auswahl geeigneter Sichten auf den Untersuchungsgegenstand werden mit Ergebnissen der Informatikdidaktik begründet. Unterrichtsprojekte zu den Zielen werden durchgeführt, um Lehr-Lernprozesse zu erkunden und das entwickelte Didaktische System zu erproben. Ausgehend von der theoretischen Fundierung erfolgt die praktische Realisierung von Lehr-Lernprozessen. Zur Erprobung im Informatikunterricht der Sekundarstufe II in Nordrhein-Westfalen werden Minimalziele aufgrund der Lehrvorgaben bestimmt. Die methodische Gestaltung in der Erprobung erfolgt unter Berücksichtigung der Vorgaben für den Informatikunterricht und allgemeinen Anforderungen der Fachdidaktik. Handlungsorientierte Unterrichtsmittel werden ausgewählt und in der Praxis zur Untersuchung der Lehr-Lernprozesse verwendet. Im Unterricht identifizierte Lernschwierigkeiten führen zur Modifikation der Wissensstrukturen und werden im Entwicklungsprozess von Filius berücksichtigt. Die Erkenntnisse aus Unterrichtsprojekten werden genutzt, um zu bestimmen, zu welchen Aufgabenklassen weitere Aufgaben erforderlich sind und inwieweit das aus den identifizierten Merkmalen abgeleitete Vorgehen zur Entwicklung niveaubestimmender Aufgaben genutzt werden kann. Die Erprobungen bestätigen die Tragfähigkeit des Didaktischen Systems Internetworking und leisten mit der Implementierung in der Praxis einen Beitrag zur Untersuchung von Kompetenzentwicklung im Informatikunterricht. Mit dem Didaktischen System Internetworking wird ein theoretisch fundiertes und empirisch erprobtes Unterrichtsmodell zur Entwicklung von Kompetenzen zur Einrichtung und Anwendung internetbasierter Informatiksysteme beschrieben.Internet-based informatics systems increasingly influence real-life situations. Competencies for Internet applications and services have to be explicitly attained because not observable processes and invisible structures have to be considered. There are examples of successful learning processes for selected parts of the Internet. A systematic analysis of educational requirements and a derived didactic concept for general education is missing. An overall didactic concept for informatics in secondary education is presented in this work, which contributes to goal-oriented and responsible application of the Internet. This work comprises the process from analysis of necessary competencies to realisation of learning processes in classes in secondary education. The contribution of informatics to identified competencies is examined and educational requirements are determined. Recommendations for informatics education and research results of successfully introduced classes are analysed with regard to the learning objectives. Informatics courses support the development of competencies related to Internet-based digital media. The development of a didactic concept concerning Internetworking is described. The approach of Didactic Systems is examined, elaborated, and transferred to Internetworking. The theory-based approach is realised in practice during four classroom projects. Relations between concepts about Internetworking are analysed, applied to plan classroom projects, and evaluated by means of knowledge networks. Learning activities are described on the basis of exercise classes, which represent the necessary knowledge to solve an exercise. Properties of exercises are described and utilised. Learning activities that were not realizable up to this point are facilitated by the developed learning software Filius. The reduction of complexity of real informatics systems by simulation and the selection of appropriate views of the object of examination are based on results of didactics of informatics. Classroom projects are performed to explore learning processes and to evaluate the Didactic System Internetworking. Learning processes are put into practice based on the theoretic approach. Minimal objectives for the classroom projects are determined from educational guidelines of informatics in secondary education at North Rhine-Westfalia. The methodical design of the learning processes is based on the guidelines and general requirements of didactics of informatics. Activity-oriented learning material is selected and introduced into practice to examine learning processes. Identified learning difficulties result in modification of the knowledge structures and are considered during the development of Filius. Further findings allow conclusions regarding the necessity of exercises of identified exercise classes and regarding the applicability of determined exercise properties to design assignments to define the outcome of learning processes. The classroom projects confirm the viability of the Didactic System Internetworking and contribute to further analysis of the development of competencies in informatics education. The Didactic System Internetworking provides a theory-based empirically approved didactic concept for the development of competencies to establish and to use Internet-based informatics systems