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E-Mail (nur?) für Dich


An-/Vorbemerkungen zur Unterrichtsreihe:

In der als 19-stündiger, kumulativer Lernprozess für Lerngruppen ab Klasse 10 angelegten Unterrichts­reihe „E-Mail (nur?) für Dich“ werden zunächst an dem lebensweltlichen Beispiel E-Mail Kenntnisse über die technische Realisierung privater Kommunikation über öffentliche Computer­netzwerke erarbeitet. Dieses Wissen wird dann angewendet, um Gefahren des Mitlesens und Manipulierens von Nachrichten zu entdecken und zu bewerten und Möglichkeiten zur Herstellung von vertrauensbildenden Maßnahmen wie Verschlüsselungs­verfahren und digitales Signieren zu beurteilen.

Dieses Vorgehen bietet gleich mehrere Vorteile: Durch die Thematisierung der von Schülerinnen und Schülern oft täglich genutzten Kommunikation über das Internet einer­seits und dem Charakter von Knobelaufgaben beim Ver- und Entschlüsseln von Texten andererseits wird ein hohes Maß an Motivation erreicht. Mit der sinnstiftenden Verbindung von technischen Aspekten der Kommunikation mit der Kryptologie erfahren die Schülerinnen und Schüler, dass sie erworbenes Wissen in einer neuen Situation konstruktiv anwenden und dabei Wissen aus anderen Fachgebieten wie z.B. der Mathematik und der Geschichte gewinnbringend einbringen können. Darüber hinaus erscheint das Thema Kommunikation in hohem Maße gendergerecht. Auch heute gehört die gewählte Anwendung E-Mail neben sozialen Netzwerken und Instant Messengers zu den drei meist genutzten Kommunika- tions­mitteln, wobei sich Kommunikation als Zweck der Computernutzung in den letzten 12 Jahren von 34% auf 45% erhöhte und damit heute vor Informations­beschaffung und Unterhaltung den größten Anteil verschiedener Nutzungen hat. Die Nutzung von E-Mail hat sich dabei von 20% auf 55% erhöht (vgl. S.33 f. der Studie "Jugend, Information, (Multi-) Media 2009" (JIM 2009) des Medienpädago- gischen Forschungsverbunds Südwest (MPFS) sowie S. 40 f. der Studie "Jugend, Information, (Multi-) Media 1998" (JIM 2009) des MPFS. 

Die Reihe setzt das Prinzip von Informatik im Kontext wie folgt um:

  1. Mit dem Thema "Sichere Kommunikation über öffentliche Netzwerke" wurde ein viel­dimensionaler Kontext gewählt. Dabei entstammt die erarbeitete Technologie E-Mail aus dem unmittelbaren Lebensumfeld von Schülerinnen und Schülern. 

  2. Es werden gezielt Kompetenzen aus verschiedenen der in den Bildungsstandards der GI beschriebenen Kompetenzbereichen gefördert. Dabei werden eine Vielzahl von Kompetenz­bereichen berührt, schwerpunktmäßig konzentriert sich die Unterrichtseinheit jedoch auf die Bereiche:

    Inhaltsbereich Informatiksysteme
    Inhaltsbereich Informatik, Mensch und Gesellschaft
    Prozessbereich Begründen und Bewerten

  3. Die Reihe zeichnet sich durch eine Vielfalt an schüler- und handlungsorientierten Methoden wie z.B. entdeckendem Lernen und Gruppenpuzzle aus.


Struktur der Unterrichtsreihe

Die Unterrichtsreihe "E-Mail (nur?) für Dich" führt zunächst in Grundlagen der technischen Realisierung von Kommunikation über öffentliche Netzwerke ein. Bei der Analyse von Netzwerkverkehr zur Rekonstruktion der E-Mail-Protokolle SMTP und POP3 wird deutlich, dass bei Beibehalten aller Standardeinstellung basale Sicherheitsanforderungen wie Vertraulichkeit oder Integrität und Authentizität einer Nachricht nicht gegeben sind. Mögliche Gefahrensituationen werden im Computerraum der Schule simuliert um so die Erarbeitung verschiedener Verfahren der Kryptologie zu motivieren. Neben unzulänglichen klassischen Verfahren wird gezeigt, wie mit dem asymmetrischen Verfahren RSA neben der Vertraulichkeit auch die Forderung nach Integrität und Authentizität mittels digitaler Unterschriften erfüllt werden kann. Während in den regulären Stunden gewonnene Erkenntnisse auf einander aufbauen, werden an einigen Stellen Anregungen für optionale, vertiefende Exkurse angeboten.

Einen Überblick über Fragestellungen, Themen und Lernformen der Reihe bietet folgende Graphik:


Klicken Sie auf die Graphik, um sie im PDF-Format zu öffenen.

 
Die Lernabschnitte und relevanten Materialien sind in den folgenden Abschnitten beschrieben. Dabei sind für jede Stunde Verlaufsplanung und Materialien angegeben. Die Verlaufsplanungen sind als Empfehlungen zu verstehen und erfordern eine Anpassung an Vorwissen und Arbeitsweise der konkreten Lerngruppen!
Wir empfehlen, alternativ zum Browsen der Dokumente sich sämtliche Arbeitsbögen und Verlaufsplanungen mit folgenden Dokumenten auszudrucken und je in einem Schnellhefter parallel zur Lektüre der Beschreibung der Lernabschnitte bereitzuhalten:

Wer mag, kann sich auch die Beschreibung der Reihe als ein durchgehender Text ausdrucken, (wobei hier wiederum die Möglichkeit entfällt, Links beim Lesen zu verfolgen):

Bei Bedarf können Sie sich darüber hinaus sämtliche Materialien zur Reihe inklusive dieser Beschreibung der Reihe in einer Zip-Datei herunterladen, die Sie bequem für den Unterricht auf Ihrem USB-Stick oder Ihrem Heimatverzeichnis entpacken können:


Module/Bausteine der Unterrichtsreihe:

[anzeigen]1. Wie kommt eine E-Mail von meinem Computer zum Computer des Empfängers? (3h)

[anzeigen]2. Welche Gefahren bestehen bei der Kommunikation über öffentliche Medien? (2h)

[anzeigen]3. Wie kann ich mit Verschlüsseln Vertraulichkeit herstellen? (10h)

[anzeigen]4. Wie kann ich mit einer digitalen Unterschrift die Integrität der Nachricht und die Authentizität des Absenders überprüfen? (2h)

[anzeigen]5. Warum sollte ich sicher Kommunizieren? (2h)


Notwendige Vorkenntnisse:

Die Reihe erfordert folgende Vorkenntnisse der Schülerinnen und Schüler:
 -  Jeder an das Internet angeschlossene Computer lässt sich über eine
    eindeutige IP-Adresse identifizieren.
 -  Nachrichten werden solange von einem Computer an Nachbarcomputer weitergeleitet,
    bis sie beim Computer des Empfängers der Nachricht eingetroffen ist.

Sollten die Schülerinnen und Schüler nicht über diese Vorkenntnisse verfügen, lassen sich diese z.B. mit folgenden Materialien vorab erarbeiten:

Benötigte Software

Ein Teil der eingesetzten Software (Socket Sniff, Hamster) ist nur für die Windows-Plattform verfügbar (getestet mit Windows XP und Windows 7). Sollten Ihnen sinnvolle Alternativen für andere häufig eingesetzte Plattformen (Linux, Mac) bekannt sein, so freuen wir und über einen Hinweis an:
                gramm - at - menzelschule . de

Mozilla Thunderbird deutsche Version (http://de.www.mozillamessaging.com/de/thunderbird/)
Thunderbird-Add-On Enigmail (https://addons.mozilla.org/de/thunderbird/addon/71/)
OpenPGP (GnuPG) http://www.gnupg.org/download/index.de.html#auto-ref-2
    (direkter Link zum Windows-Installer: ftp://ftp.gnupg.org/gcrypt/binary/gnupg-w32cli-1.4.10b.exe)
Socket Sniff (http://www.nirsoft.net/utils/socket_sniffer.html)
Wireshark (http://wireshark.org)
Krypto 1.5 (http://www.kuehnsoft.de/krypto.php)
    (direkter Link zum Download der ZIP-Datei: http://www.kuehnsoft.de/download/krypto.zip)
CrypTool 1.4.30 (stabile beta) (http://cryptool.de)
Hamster E-Mail-Server (http://hamster.volker-gringmuth.de)
    (direkter Link zum Download der ZIP-Datei: ftp://hamster.ftp.fu-berlin.de/Hamster.23.4.zip)
 => Der Hamster-Server muss mit Administrator-Rechten gestartet werden und benötigt darüber
      hinaus ggf. Administrator-Rechte um Firewall für Mail-Server freizuschalten!
 => Krypto 1.5 und Socket Sniff müssen nicht installiert werden,
      dann aber in einem Gruppenverzeichnis für alle Teilnehmer erreichbar sein.

Credit

Die kontextorientierte Unterrichtsreihe "E-Mail (nur?) für Dich" wurde im Rahmen der Berliner Arbeitsgruppe des Projekts "Informatik im Kontext" erarbeitet von: