Kryptologie in den Lehrplänen

Inzwischen gibt es in vielen Bundesländern Angebote für Informatik. Diese sind sehr unterschiedlich, zumal es in den meisten Ländern noch kein verbindliches Fach sowohl in der Sekundarstufe I als erst recht nicht in der Sekundarstufe II gibt.
Somit hängen die Inhalte in den Plänen auch nicht voneinander ab. Teilweise sind die Pläne auch älteren Datums und gehen daher von nicht mehr vorhandenen Rahmenbedingungen aus.

Im Folgenden wird ein kleiner Überblick über die verschiedenen Angebote gegeben. Bei der Vielzahl an Unterschieden im Informatikunterricht in den verschiedenen Ländern, den verschiedenen Schulstufen und auch verschiedenen Strukturen muss dieser Ausschnitt naturgemäss recht zufällig bleiben. Dieser erhebt daher auch keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Wahrscheinlich ist dieser Überblick zudem schon in Kürze überholt, da derzeit in vielen Ländern Veränderungen in Struktur und Inhalten - Beispiel: das Thema KI - vorgenommen werden.

Hessen

In Hessen gibt es im Gymnasium ein Wahlfach ab der Jahrgangsstufe 7. Zum Thema Verschlüsselung sind u.a. folgende Inhalte aufgezählt:

• symmetrische Verfahren und asymmetrische Verfahren
• Algorithmus eines symmetrischen Verfahrens, zum Beispiel Caesar-Chiffre
• Chiffrieren mittels Scheibe
• Hashfunktionen (!!)

Zusätzlich sollen Anwendungsgebiete von Verschlüsselung wie unter anderem Internet mit der HTTPS-Verschlüsselung behandelt werden.

Rheinland-Pfalz

In Rheinland-Pfalz gibt es ein Wahlfach und Wahlpflichtfach an Gymnasien und integrierten Gesamtschulen. Im Lehrplan der Sekundarstufe I ist vorgesehen, dass die Verschlüsselung von Daten mit ersten Ansätzen zur Lösung von Sicherheitsproblemen anhand einfacher (monoalphabetischer) Verschlüsselungsverfahren entwickelt werden.

Niedersachsen

In Niedersachsen ist im Lehrplan für die Gymnasien eine Menge an Inhalten und Prozesskompetenzen festgeschrieben. So ist vorgesehen, dass die Schülerinnen und Schüler

das Prinzip der Transposition und der Substitution zur Verschlüsselung von Daten beschreiben können

monoalphabetische Verfahren, u. a. Caesar-Verfahren implementieren

das Prinzip der Häufigkeitsanalyse erläutern können

die Sicherheit einfacher Verschlüsselungsverfahren beurteilen können

das Prinzip der polyalphabetischen Substitution, u. a. am Beispiel des Vigenère-Verfahrens beschreiben können

die Sicherheit eines gegebenen symmetrischen Verschlüsselungsverfahrens beurteilen können

die Prinzipien der symmetrischen und asymmetrischen Verschlüsselung beschreiben und unterscheiden können

Anwendungsbereiche für symmetrische bzw. asymmetrische Verschlüsselungsverfahren beschreiben können

das Prinzip von digitalen Signaturen und Zertifikaten erläutern können

ein symmetrisches Verschlüsselungsverfahren entwerfen und implementieren

die prinzipielle Funktionsweise eines modernen symmetrischen Blockchiffreverfahrens erläutern (!)

Sachsen-Anhalt

In den Gymnasien Sachsen-Anhalt sollen die Schülerinnen und Schüler in der Einführungsphase die Unsicherheit einfacher Verschlüsselungsverfahren erkennen sowie Sortier- und Verschlüsselungsverfahren implementieren und testen. Eventuell soll in einem Projekt ein weiteres Verschlüsselungsverfahren erarbeitet werden.

NRW

In NRW soll laut Lehrplan im Wahlpflichtbereich der Gymnasien erkannt werden, dass die Sicherheit beim Austausch von Daten erhöht werden kann, wenn diese mithilfe verschiedener Verfahren (z. B. Substitutionsverfahren, Public-Key-Verfahren) verschlüsselt werden. Die Kenntnis der Grundlagen von Verschlüsselungsverfahren ermöglicht die Beurteilung des Grades der Sicherheit.

Bei den konkreten Zielen sollen bis Ende der Jahrgangsstufe 8

• Substitutionsverfahren als Möglichkeit der Verschlüsselung verwendet werden
• verschiedene Verschlüsselungsverfahren unter Berücksichtigung von ausgewählten Sicherheitsaspekten verglichen werden

Bis Ende der Jahrgangsstufe 10 sollen die Schülerinnen und Schüler

• das Prinzip eines Public-Key-Verfahrens beschreiben können
• verschiedene Verschlüsselungsverfahren unter Berücksichtigung von ausgewählten Sicherheitsaspekten beurteilen können

Nach dem etwas älteren Lehrplan für die Jahrgangsstufen 5 und 6 sollen die Schülerinnen und Schüler ein einfaches Transpositionsverfahren als Möglichkeit der Verschlüsselung erläutern können.
Schülerinnen und Schüler am Gymnasium sollen zusätzlich verschiedene Verschlüsselungsverfahren unter Berücksichtigung von ausgewählten Sicherheitsaspekten vergleichen können.

Im Lehrplan für die Gymnasien aus dem Jahre 2013 ist vorgesehen, dass die Schülerinnen und Schüler Eigenschaften und Einsatzbereiche symmetrischer und asymmetrischer Verschlüsselungsverfahren analysieren und erläutern können.

Zusammenfassung

Diese Zusammenstellung macht deutlich, dass in allen betrachteten Ländern aus dem Themenbereich Kryptologie Kenntnisse und Kompetenzen erwartet werden. Eine Systematik und Progression für die Ziele ist jedoch kaum zu erkennen. Auf der einen Seite ist auffällig, dass Strukturen in der Kryptologie kaum Grundlage dieser Ziele sind, sondern fast ausschliesslich konkrete Verfahren behandelt werden. Die Besonderheit einer Übertragung mit dem möglichen Mithören in Netzen als Basis für die Notwendigkeit einer Verschlüsselung (im Gegensatz zum früheren Telefonnetz) ist nur teilweise Thema. Die sachliche Tiefe ist unabhängig von der Schulstufe sehr unterschiedlich.

Das ist auch tatsächlich nicht verwunderlich, da der Unterricht in Informatik bisher weder in der Sekundarstufe I noch der Sekundarstufe II auf einen Unterricht früherer Jahrgänge aufbauen kann.

Ein Spiralcurriculum, wie es hier vorgestellt wird, kann es daher in den Plänen nicht geben. Der Unterricht in der Kryptologie ist wie bei den anderen Gebieten der Informatik noch nicht auf dem Stand wie zumeist der Unterricht in den anderen Fächern.

Quellen:
Lehrpläne der angesprochenen Bundesländer