Aller Ende ist schwer…

Der letzte Tag des Praktikums hat begonnen. Und doch war die gewohnte Euphorie für das Praktikum bei allen Teilnehmern und natürlich auch bei Herrn Dr. Schüller zu spüren. Die letzten beiden Themenblöcke „mp3“ und „RSA“, also Kryptographie, waren sehr komprimiert und für den letzten Tag vorgesehen. Begonnen haben wir mit dem Komplex „mp3“.

Jeder hört Musik, sei über diverse Musik-Apps oder über sog. Onlineanbieter. Doch Musik benötigt im Originalformat sehr viel Speicherplatz. Das kann man auch an den älteren Speichermedien, auf denen Musik gespeichert wurde, sehr gut erkennen. Auf einer der älteren Schallplatten konnten früher vielleicht ein bis zwei Stunden Musikmaterial gespeichert werden. Mittlerweile können auf Smartphones und anderen Abspielgeräten weit

mehr als 100 Stunden Musik gespeichert werden. Das hat nicht nur etwas mit dem Fortschritt in der Speichertechnologie, sondern vor allem mit der  Entwicklung des mp3-Formats zu tun. Dabei wird durch Algorithmen die Originalmusik gefiltert. Töne, die wir Menschen nicht hören können, werden komplett herausgenommen und Töne, die wir nicht unbedingt hören, werden nur teilweise gefiltert. Der Rest, der überbleibt, ist nur noch ein Bruchteil des Ursprungsmaterials.

Um das Ganze jetzt noch kompakt für den schnellen Zugriff und für den wenigen Speicher zu machen, wird die sogenannte Huffman-Codierung angewendet. Dabei werden ähnlich wie bei dem Hexadezimal nur Einsen und Nullen übergeben. Am Beispiel für ein Wort, wird erst die Anzahl der vorkommenden Buchstaben gezählt und nach einem bestimmten Schema ein Art Wurzelgeflecht gebildet. Nun wird das Wort oder der Satz nach dem Baumschema in Einsen und Nullen umgewandelt. Zusammen mit dem Baum wird der Code übergeben und kann so leicht wieder decodiert werden. Und das ist auch schon die ganze Chemie oder vielmehr die Informatik, die sich dahinter verbirgt.

Nun zum RSA-Verfahren. Dies ist bis jetzt eines der sichersten Verfahren zum Verschlüsseln von Nachrichten. Dabei werden die Multiplikativen Inversen modulo einer Zahl m verwendet. Dies bedeutet, man sucht eine Zahl b, die zu a modulo m die Gleichung (b*a) mod m = 1 erfüllt, wobei a und m teilerfremd sein müssen, also sie haben außer Eins keine gemeinsamen Teiler. Mit einigen Berechnungen bekommt man die Lösung heraus. Nun wird diese Rechnung dafür genutzt um eine sichere Verschlüsselung zu kreieren. So gibt man selber nur einen öffentlichen Schlüssel zum Endschlüssel bekannt, aber nicht die Möglichkeit wieder zu entschlüsseln. Natürlich kann man den Schlüssel berechnen, dies würde allerdings mit den heutigen Supercomputern bei einem großen Schlüssel trotzdem sehr, sehr lange dauern. Die einzigen Rechner, die dies schnell berechnen können, sind die noch gar nicht ganz erforschten Quantencomputer. Bis dahin muss man sich aber ein neues Verfahren überlegen…

Und das ist auch schon das Praktikum gewesen. Zwei Wochen in Sankt Augustin beim Fraunhofer Institut SCAI. Das waren wirklich hoch interessante und sehr tolle zwei Wochen. Ich kann ein solches Praktikum jedem empfehlen, der Neues sehen und erkunden will. Mir haben die zwei Wochen die Augen zur Forschung geöffnet. Es ist etwas ganz anderes, als immer nur das Ende zu sehen. Wir haben im Praktikum nur überschaubare Themen bearbeitet und auch selbstverständlich auch nur eine kleinen Bereich der Forschung kennengelernt, doch das war hochwertig und fordernd, wenn man nicht jeden Tag in so einem Tempo arbeitet. Zur Information wir haben teilweise Verfahren gelernt, die nicht im schulischen Kerncurriculum vorgesehen sind und wir haben den Stoff, der an einer Universität gelehrt wird, bearbeitet. Vielfältig und informativ wären zwei Attribute, die ich dem Praktikum beim SCAI zuschreiben würde. Ich werde es vermissen!