der rfid-kühlschrank ein konstruktiver zugang in einem ...

Studienseminar für Lehrämter an Schulen
Hamm
DER RFID-KÜHLSCHRANK
EIN KONSTRUKTIVER ZUGANG IN
EINEM JAHRGANGSÜBERGREIFENDEN
PROJEKT VON INFORMATIKKURSEN DER
GYMNASIALEN MITTEL- UND
OBERSTUFE
Schriftliche Hausarbeit
im Rahmen der Zweiten Staatsprüfung
für das Lehramt an Gymnasien und Gesamtschulen
im Fach Informatik
vorgelegt von Daniel Boettcher
am 09.06.2007
Erstgutachter: Dr. Humbert

Inhaltsverzeichnis
1 RFID – Warum diese neue Technik im Informatikunterricht thematisiert
werden muss 1
1.1 RFID – Radio Frequency Identification . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Zunehmende Bedeutung der RFID-Technik in öffentlichen und privaten
Lebensbereichen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.3 Wie kann RFID-Technik in den Informatikunterricht integriert werden? . 2
1.4 Das Projekt »RFID-Kühlschrank« . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.5 Gliederung dieser Hausarbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2 Technische Grundlagen von RFID-Systemen mit Blick auf ihren Einsatz im
Informatikunterricht 3
2.1 Abgrenzung von RFID-Systemen zu alternativen automatischen Identifizierungsverfahren
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.2 Technische Eigenschaften von RFID-Systemen . . . . . . . . . . . . . . 4
2.2.1 Aufbau eines RFID-Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.3 Verknüpfung mit anderen Techniken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.4 Sicherheitaspekte von RFID-Systemen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.4.1 Angriffe auf den Transponder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.4.2 Angriffe auf die Kommunikation zwischen Transponder und Lesegerät
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.4.3 Angriffe auf das Lesegerät . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.5 Anwendungen von RFID . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.5.1 Aktuelle RFID-Anwendungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
3 Didaktische Überlegungen und Entscheidung 10
3.1 Ziele der Unterrichtsreihen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.2 Grundlegende Ausrichtung der Unterrichtsreihe RFID . . . . . . . . . . . 10
3.3 Gestaltung und Begründung des konstruktiven Ansatzes . . . . . . . . . . 11
3.3.1 Bezug zu den Richtlinien und Lehrplänen . . . . . . . . . . . . . 12
3.3.2 Inhaltliche Entscheidungen zu den Unterrichtsreihen . . . . . . . 14
3.4 Lernvoraussetzungen der Schülerinnen und Schüler . . . . . . . . . . . . 16
3.5 Lehrerfunktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
4 Technische Umsetzung 17
4.1 Systemarchitektur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
5 Unterrichtsreihe RFID und XHTML
in der Sekundarstufe I 20
5.1 Lernvoraussetzungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
5.2 Struktur der Unterrichtsreihe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
5.2.1 Einstieg in das Projekt RFID-Kühlschrank . . . . . . . . . . . . . 21

5.2.2 Einstieg in XHTML und
Gestaltung der XHTML-Seiten für die Produkte im Kühlschrank . 22
5.2.3 Nutzungsmöglichkeiten RFID-Technik
und anderer ID-Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
5.2.4 XHTML-Vertiefung,
Entwurf und Implementierung erweiterter Anwendungsszenarien
für den RFID-Kühlschrank . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
5.2.5 Angriffsmöglichkeiten auf die RFID-Technik . . . . . . . . . . . 25
5.2.6 Schutzmöglichkeiten für die RFID-Technik . . . . . . . . . . . . 26
5.2.7 Risiken vernetzter Systeme und automatischer Datenerfassung . . 26
5.2.8 Abschluss der Unterrichtsreihe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
6 Unterrichtsreihe RFID und Datenbanken
in der Sekundarstufe II 27
6.1 Einstieg in die Unterrichtsreihe: RFID-Kühlschrank . . . . . . . . . . . . 27
6.2 Grundlagen von Datenbanken und Datenmodellierung . . . . . . . . . . . 28
6.3 Vertiefung der Kenntnisse über die RFID-Technik . . . . . . . . . . . . . 28
6.3.1 Technische Eigenschaften von RFID-Systemen . . . . . . . . . . 28
6.3.2 Vergleich mit anderen Auto-ID-Verfahren . . . . . . . . . . . . . 29
6.4 Erweiterung der Kühlschrankanwendung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
6.5 Sicherheitsaspekte der RFID-Technik und ihrer Vernetzung mit anderen
Informatiksystemen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
6.5.1 Sicherheitsrelevante Eigenschaften der RFID-Technik . . . . . . 30
6.5.2 Vernetzte Systeme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
6.6 Die öffentliche Diskussion am Beispiel des elektronischen Reisepasses . . 31
7 Bewertung und Ausblick 32
Literaturverzeichnis 35
Abbildungsverzeichnis 42
Tabellenverzeichnis 43
A Materialien zur Sekundarstufe I 45
A.1 Der RFID-Kühlschrank . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
A.2 Zugriff auf den Web-Server des RFID-Kühlschranks . . . . . . . . . . . 50
A.3 Ausschnitte aus den Quelltexte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
A.3.1 RFID-Leserschnittstelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
A.3.2 CGI-Programme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
A.4 Ergebnis: Gruppenarbeit Firmenname, Logo und Anwendungsszenarien
des Kühlschranks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
A.5 Unterscheidungsmerkmale von ID-Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . 56
A.6 Klausur zum Thema RFID und XHTML . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

B Materialien zur Sekundarstufe II 60
B.1 Simulationsprogramm für den RFID-Leser . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
B.2 Klausur zum Thema RFID und XHTML . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

1 RFID – Warum diese neue Technik im Informatikunterricht
thematisiert werden muss
Intelligente Zukunft
Der Kühlschrank erledigt den Großeinkauf für meine Sommerparty am
Wochenende, die Waschmaschine weigert sich, die weißen Hemden zu
waschen, weil sich in der Waschtrommel noch ein schwarzer Socken
befindet. Im Briefkasten steckt ein für mich personalisierter Prospekt
des örtlichen Lebensmittel-Discounters mit den Produkten, die ich mir
beim letzten Einkauf angeschaut habe – leider habe ich vor dem Regal
mit Hautpflegeprodukten für »Kunden ab 60« einen guten Bekannten
getroffen und mich ein paar Minuten mit ihm unterhalten. Und zum
Einwohnermeldeamt muss ich noch, da der RFID-Chip in meinem Reisepass
laut BKA geklont und für eine Straftat verwendet worden ist. . .
1.1 RFID – Radio Frequency Identification
RFID ist Sammelbegriff für kleine elektronische Chips, auch RFID-Tags genannt, die ihre
Daten über Funk an ein Lesegerät senden können. Diese RFID-Tags können wenige
Millimeter klein sein und daher z.B. in Ausweise, aber auch Lebensmittelverpackungen
– für den Laien nicht erkennbar – integriert werden. Darüber hinaus kommen die Funkchips
meist ohne eine eigene Stromversorgung aus, da sie ihre Energie über elektrische
Felder des Lesegerätes beziehen. Das macht die Etiketten klein, robust und senkt die Produktionskosten.
Die RFID-Technik bietet viele neue Möglichkeiten: In einem Warenlager
kann der Inhalt eines Paketes über Funk kontrolliert werden, ohne es öffnen zu müssen.
RFID-Chips können Gegenstände, Tiere und Menschen weltweit eindeutig kennzeichnen,
eine Zugangskontrolle kann so konfiguriert werden, dass nur Menschen mit passendem
RFID-Implantat durch gelassen werden. Im Gegensatz zu den bekannten Systemen zur
Kennzeichnung von Gegenständen, wie z.B. von Supermarktkassen lesbare Strichcodes
auf Lebensmittelverpackungen, bei denen der Lesevorgang optisch erkennbar ist, ist der
Lesevorgang eines RFID-Gerätes nicht wahrzunehmen: Daten können über kleine Entfernungen
unbemerkt ausgelesen werden. Zusätzlich zu dem, im Vergleich mit herkömmlichen
Systemen, deutlich höheren Speicherplatz auf dem RFID-Tag, können RFID-Chips
oft Daten speichern, die von einem Lesegerät übertragen worden sind. Damit könnten bei
einem Lebensmittel Daten zur Überprüfung des Transportweges hinterlegt werden. Im
Allgemeinen werden RFID-Systeme mit anderen Systemen vernetzt, wie z.B. Datenbanken,
um aus den gesammelten und verdichteten Daten weitere Information zu gewinnen.
Aufgrund dieser neuen Möglichkeiten können mit Hilfe der RFID-Technik eine Vielzahl
von qualitativ völlig neuen Systemen geschaffen werden.
1.2 Zunehmende Bedeutung der RFID-Technik in öffentlichen und
privaten Lebensbereichen
Die wachsenden Umsatzzahlen der RFID-Industrie und immer neue Anwendungen von
RFID-Systemen zeigen die steigende Verbreitung dieser Technik. Ob im neuen Reisepass,
den Karten zur Fußball-WM 2006, in Autoteilen oder Kundenkarten: RFID-Chips
werden immer preiswerter und finden so den Weg in immer mehr Produkte, diese Technik
gewinnt damit zunehmenden Einfluss auf verschiedene Bereiche des öffentlichen und
1

privaten Lebens. Neben zustimmenden Meinungen werden verstärkt Kritik und Ängste
geäußert: Kann der Schutz der informationellen Selbstbestimmung gewährleistet werden,
wenn Kundenkarten oder Pässe unbemerkt von Dritten gelesen werden können oder im
Discounter Bewegungsprofile aufgezeichnet werden? Es wird eine Vielzahl von Datenschutz
und -sicherungsproblemen aufgeworfen. Insbesondere der unreflektierte Einsatz
dieser Technik bedroht die informationelle Selbstbestimmung. So werden in Mexiko tatsächlich
Mitarbeitern der Staatsanwaltschaft RFID-Tags für automatische Zugangskontrollen
implantiert[Boe06] oder auf den Bermudas Fahrzeugnummernschilder mit RFID
ausgestattet, um einfachere Kontrollen durchführen zu können[Ber].
Durch diese Entwicklungen wird die RFID-Technik auch in der Öffentlichkeit zunehmend
wahrgenommen und diskutiert, wie z.B. in der öffentlichen Anhörung des Nordrhein-
Westfälischen Landtags zum Thema RFID im April 2007 oder der Anhörung zum elektronischen
Reisepass im Deutschen Bundestag im Mai dieses Jahres.
Aus diesen Gründen sollte die RFID-Technik im Schulunterricht thematisiert werden, um
den Schülerinnen und Schülern eine Basis für eine fundierte Einschätzung und einen reflektierten,
kritischen Umgang mit dieser zur ermöglichen. Die technischen Möglichkeiten
und Risiken von RFID sollen im Informatikunterricht umfassend behandelt werden,
da nur hier das Gesamtbild aus den Möglichkeiten der automatischen Datenerfassung, der
Vernetzung mit Datenbanken sowie den Notwendigkeiten des Datenschutzes und der Datensicherheit
in einem umfassenden Kontext technisch fundiert vermittelt werden kann.
1.3 Wie kann RFID-Technik in den Informatikunterricht integriert
werden?
Nach dem aktuellen Stand sind für allgemeinbildende Schulen weder Konzepte für den
Informatikunterricht zum Thema RFID noch Berichte darüber veröffentlicht worden. Lediglich
an einigen wenigen Berufskollegs scheint RFID thematisiert worden zu sein. Diese
Arbeit betritt mit dem Vorhaben, RFID im Informatikunterricht eines Gymnasiums
behandeln, nahezu Neuland. Zentral sind daher zunächst folgende Fragen zu beantworten:
1. Welche technischen Aspekte sind für das Verständnis und die Beurteilung der RFID-
Technik notwendig?
2. Was unterscheidet die RFID-Technik von anderen Kennzeichnungsverfahren?
3. Wie kann für die Schülerinnen und Schüler ein praktischer Zugang mit Bezug zu
ihrer Lebenswelt geschaffen werden?
4. Welche RFID-Anwendungen werden die Schülerinnen und Schüler in Zukunft betreffen?
Ausgehend von diesen Fragestellungen wird in dieser Arbeit eine Vorgehensweise dargelegt,
wie dieses Thema sowohl in der Sekundarstufe I als auch der Sekundarstufe II auf der
Basis der Lehrpläne, Richtlinien und des Schulcurriculums umgesetzt werden kann. Neben
den technischen Aspekten, die für den Unterricht geeignet modelliert werden müssen,
sollen die Unterrichtsreihen den Schülerinnen und Schülern ermöglichen, eigene praktische
Erfahrung mit der RFID-Technik zu sammeln und einen konstruktiven Zugang zu
erhalten, der sowohl die Risiken als auch die Möglichkeiten von RFID berücksichtigt.
Dazu wird mit dem Projekt »RFID-Kühlschrank«, welches von zwei Kursen jahrgangsübergreifend
gemeinsam bearbeitet werden kann, ein umspannender Rahmen geschaffen.
2

Es hat starken Bezug zur Lebenswelt der Schülerinnen und Schüler und bietet ihnen die
Möglichkeit, viele eigene Ideen in die Projektarbeit einzubringen.
1.4 Das Projekt »RFID-Kühlschrank«
Ziel des Projektes ist es, einen Kühlschrank zu schaffen, der mit RFID-Technik ausgestattet
ist. Der Kühlschrank kann über das Lesegerät erkennen, welche Produkte sich im
Kühlraum befinden. Über einen Abgleich mit einer Datenbank kann festgestellt werden,
wie lange die Produkte noch haltbar sind und wem – bei der Nutzung in einer Wohngemeinschaft
– die einzelnen Produkte gehören. Denkbar sind zudem der automatische
Abgleich mit einer Rezeptdatenbank und der Aufbau einer elektronischen Einkaufsliste.
In den Kühlschrank ist zusätzlich ein HTTP-Server integriert, so dass der Kühlschrank
über einen HTML-Browser (fern-)gesteuert werden kann: Man kann vom Büro aus über
das Internet den automatischen Einkauf organisieren oder im Discounter spontan mit dem
internetfähigen Handy zu Hause nachschauen, ob tatsächlich noch genügend Milch für
die nächsten Tage im Kühlschrank ist.
1.5 Gliederung dieser Hausarbeit
Die Struktur der Arbeit orientiert sich am üblichen Vorgehen bei der Planung eines neuen
Unterrichtsvorhabens. Im ersten Kapitel werden die Motivation und die Ziele der Reihe
skizziert. Im zweiten Kapitel werden die Eigenschaften von RFID-Systemen erläutert,
welche für das grundlegende Verständnis und die Beurteilung der Technik von Bedeutung
sind. Dabei liegt der besondere Schwerpunkt auf den Sicherheitsaspekten, da diese entscheidend
für die Einschätzung der Systeme und ihrer Auswirkungen sind. Anschließend
werden im dritten Kapitel die didaktischen Überlegungen und Entscheidungen beschrieben
und die Bezüge zu den jeweiligen Richtlinien und Lehrplänen dargestellt. In Kapitel
vier werden die technische Konzeption der Teilsysteme erläutert, mit Hilfe derer die technischen
Voraussetzungen für die Unterrichtsreihen getroffen werden. In den beiden folgenden
Kapiteln werden die Unterrichtsreihen und einige Unterrichtseinheiten skizziert,
die auf den zentralen Überlegungen aus Kapitel drei basieren. Die äußeren Rahmenbedingungen
dieser Arbeit legen den getroffenen Detaillierungsgrad fest. Dabei muss sich die
konkrete Umsetzung der Unterrichtsreihen in weiteren Jahrgängen – bei unveränderter
didaktischer Konzeption – den jeweiligen organisatorischen und individuellen Aspekten
der Lerngruppen anpassen. Im abschließenden Kapitel werden die Unterrichtsreihen und
die gesammelten Erfahrungen reflektiert und Möglichkeiten vorgestellt, wie das Thema
RFID auf verschiedenen Wegen weiterentwickelt werden könnte.
2 Technische Grundlagen von RFID-Systemen mit Blick
auf ihren Einsatz im Informatikunterricht
In diesem Kapitel werden die technischen Aspekte der RFID-Technik dargestellt, die für
das Verständnis und die Bewertung von RFID-Technik durch die Schülerinnen und Schüler
wesentlich sind. Die Auswahl der im Unterricht zu behandelnden und hier beschriebenen
Eigenschaften setzt den Schwerpunkt auf die Abgrenzung zu herkömmlichen Identifizierungsverfahren
und die, sowohl für den Nutzer als auch den Betreiber, sicherheitsrelevanten
Aspekte von RFID-Systemen. Vertiefende Einlassungen in die physikalischen
Randbedingungen oder detaillierten Protokollmechanismen sind für das grundlegende
3

Verständnis nicht notwendig und werden daher im Unterricht nicht thematisiert. Eine
umfassende Einführung und Beschreibung der RFID-Technik findet sich in dem »RFID
Handbuch« von Klaus Finkenzeller.[Fin06]
2.1 Abgrenzung von RFID-Systemen zu alternativen automatischen
Identifizierungsverfahren
RFID ist eines von vielen verschiedenen Autoidentifikationsverfahren, im Weiteren mit
Auto-ID-Verfahren bezeichnet, die Daten zur Identifizierung oder Klassifikation von z.B.
Tieren, Gütern oder Waren zur Verfügung stellen bzw. erfassen. Die Datenübertragung
zwischen dem Etikett auf dem gekennzeichneten Gegenstand und dem Lese- und Schreibgerät
findet bei RFID-Systemen über Funk statt. Ein Beispiel für ein Auto-ID-Verfahren
aus dem täglichen Leben sind die Strichcodes 1 , wie sie von Scannerkassen in Supermärkten
eingelesen werden können. Um die besonderen Eigenschaften und maßgeblichen Unterschiede
in der Datengewinnung und -speicherung abgrenzen und beurteilen zu können,
werden zunächst zwei der herkömmlichen Verfahren skizziert, die im Unterricht behandelt
werden sollen: 2
Strichcode-Systeme ✦ Strichcodes bestehen aus aufgedruckten Etiketten und den zugehörigen
Lesegeräten. Der Strichcode ist aus einer Folge von parallelen Strichen und
Lücken aufgebaut, die eine nummerische oder alphanummerische Zeichenkette repräsentiert.
Der Leser liest die Etiketten optisch aus. Je nach Anwendung existieren eine Vielzahl
verschiedener Kodierungen, die im europäischen Raum wohl am weitesten verbreitete
Kodierung stellt der EAN-Code 3 dar, der für die Kennzeichnung von Konsumgütern
eingesetzt wird. 4
Chipkarten ✦ In der Gruppe der Chipkarten können reine Speicherkarten und Mikroprozessorkarten
unterschieden werden, entsprechende Unterscheidungsmerkmale finden
sich ebenfalls bei den RFID-Transpondern (s.a. Abschnitt 2.2.1). Bei Speicherkarten wird
über eine Logikschaltung auf einen Speicher zugegriffen, sie sind teilweise mit einfachen
Verschlüsselungsverfahren ausgestattet. Beispiele für diesen Kartentyp sind Telefonkarten
oder die Versicherungskarten der gesetzlichen Krankenversicherungen. Im Vergleich
zu den Speicherkarten sind die Mikroprozessorkarten zusätzlich mit einem Mikroprozessor
versehen, der verschiedene, frei konfigurierbare Anwendungen ausführen kann.
Anwendungsbeispiele sind die Chipkarten in GSM-Mobiltelefonen oder EC-Karten mit
EC-Cash.
2.2 Technische Eigenschaften von RFID-Systemen
2.2.1 Aufbau eines RFID-Systems
In Abbildung 1 ist der schematische Aufbau eines RFID-Systems dargestellt. Analog zu
den Chipkarten werden Daten auf einem elektronischen Datenträger gespeichert. Entscheidend
ist jedoch, dass die Daten nicht über einen direkten galvanischen oder optischen
1 Hier bildet die EAN-Kodierung den Standard.
2 Eine im Unterricht eingesetzte ausführliche Aufstellung verschiedener ID-Verfahren findet sich im
Anhang unter Abschnitt A.5.
3 European Article Number
4 Er besteht aus einer 13-stelligen Ziffernkombination, die sich aus einem zweistelligen Länderkennzeichen,
einer in diesem Land eindeutigen Betriebskennziffer (5 Stellen) eines Herstellers und der Produktkennung
(5 Stellen) des Herstellers sowie einer abschließenden Prüfziffer zusammensetzt.
4

RFID−Leser
Energie / Takt
Daten
RFID−
Transponder
Daten
Informatiksystem
Gegenstand
Radiowellen
Da te n
weitere Informatiksysteme
Abbildung 1: Aufbau eines RFID-Systems (vgl. [Fin06])
Kontakt, sondern über Funk 5 zwischen dem Datenerfassungsgerät und Datenträger übermittelt
werden. Das Erfassungsgerät wird im Weiteren kurz mit RFID-Leser, der Datenträger
mit Transponder 6 benannt. Üblicherweise werden RFID-Systeme nicht ohne eine
Anknüpfung an andere Systeme betrieben, sondern in ein Netz von Informatiksystemen 7
integriert, über das Daten zwischen den Systemen ausgetauscht werden.
Aktuell sind eine Vielzahl verschiedener RFID-Systeme für verschiedene Anwendungen
verfügbar. Die grundlegenden Klassifizierungsmerkmale, immer unter Gesichtspunkt der
für den Einsatz im Informatikunterricht relevanten Eigenschaften, werden im Folgenden
kurz dargestellt:
Bauform der Transponder ✦ RFID-Transponder werden in allen Größen von wenigen
Millimetern bis hin zu mehreren Zentimetern angeboten. Sie können in einer wenige
Millimeter langen Glashülle versiegelt werden, die Tieren und Menschen 8 zur späteren
eindeutigen Identifizierung unter die Haut injiziert werden kann. 9 Eine weitere wichtige
Bauart von RFID-Etiketten besteht in den so genannten »Smart Labels«: Die Antenne
5 Radiowellen, magnetische oder elektromagnetische Felder
6 Weitere gebräuchliche Bezeichungen sind RFID-Tags oder -Etiketten oder aber einfach nur RFID.
7 Informatiksystem:»[...] Einheit von Hard-, Software und Netzen einschließlich aller durch sie
intendierten oder verursachten Gestaltungs- und Qualifizierungsprozesse bezüglich der Arbeit und
Organisation«[Hum06]
8 In einem Club in Barcelona können sich »VIP«-Mitglieder Transponder implantieren lassen, um
bargeldlos Getränke etc. zu bezahlen.[BN04] Die Firma VeriChip, USA, bietet Implantate mit RFID-
Transpondern für Menschen an, die zu medizinischen Zwecken und der Identifizierung des Menschen in
einem Notfall genutzt werden können.[Ver07b]
9 Katzen und Hunde müssen für EU-internen Grenzverkehr mit einem Transponder und einem entsprechendem
Tierreisepass ausgestattet sein.
5

und der Chip werden auf einer dünnen Plastikfolie aufgebracht und zu einem Selbstklebeetikett
verarbeitet. Diese Etiketten sind sowohl dünn als auch flexibel genug, um als
Aufkleber in Kaufhäusern oder zur Kennzeichnung von Koffern im Flughafenbetrieb zu
dienen. 10 Verbreitet sind auch RFID-Transponder, die in Plastikkarten in der Größe von
Kreditkarten integriert sind und z.B. im Öffentlichen Nahverkehr oder für Zugangskontrollen
verwendet werden.
Maßgebliche Eigenschaft von RFID-Tags ist die mögliche Integration in ein bestehendes
Produkt, ohne dass ihre Extistenz durch bloßes Hinschauen zu erkennen ist und die
Transponder nicht entfernt werden können, ohne das Produkt selbst zu beschädigen.
Aktive und passive Transponder ✦ Die Reichweite ist zum größten Teil von der aktiven
bzw. passiven Auslegung des Transponders abhängig. 11 Aktive Transponder haben
im Gegensatz zu passiven Transpondern eine eigene Stromversorgung, mit deren Hilfe
die Sendeleistung und damit die Reichweite des Transponders signifikant gesteigert
werden kann. Mit dieser Technik sind Reichweiten von knapp 100 Metern möglich, einige
Hersteller, z.B. von Autokennzeichen mit aktiven RFID-Transpondern 12 , geben eine
Laufzeit von 10 Jahren an! 13 Passive Transponder beziehen ihre Energie vollständig
aus dem elektrischen/elektromagnetischen Feld des Lesegerätes. Ihre Reichweite ist daher
zwar beschränkt, sie erzeugen jedoch erheblich geringere Produktionskosten und sind
kompakter, so dass sie auch in dünne Klebeetiketten integriert werden können.
Datenverarbeitung im Transponder ✦ Analog zu den Autoidentifikationsverfahren
ohne Funktechnik existieren auch bei den RFID-Transpondern auf der einen Seite sehr
einfache Systeme, die lediglich eine eindeutige ID senden, wenn sie sich im Lesebereich
eines RFID-Lesers befinden. Auf der anderen Seite implementieren einige RFID-
Transponder neben der Möglichkeit, den Speicher zu beschreiben, Verschlüsselungsverfahren,
die die Kommunikation zwischen Leser und Transponder sowie den unberechtigten
Zugriff auf die im Transponder gespeicherten Daten schützen. Dennoch ist bei den so
genannten einfachen Transpondern zu beachten, dass auch diese eine wesentliche Eigenschaft
von RFID, das unsichtbare Auslesen der eindeutigen ID, realisieren und sie in Verbindung
mit anderen Informatiksystemen sehr wohl zur automatisierten Datengewinnung
und -verdichtung geeignet sind. 14 Die Speicherkapazität des Transponders ermöglicht zudem,
dezentral Daten auf ihm zu speichern. Dieses Vorgehen wird für die Speicherung
von Fingerabdrücken, die nicht in einer zentralen Datenbank vorgehalten werden sollen,
im elektronischen Reisepass umgesetzt. 15 Im Bereich der Logistik wird dieses zu einer
neuen Organisation der Transporte genutzt, die sich an den Strukturen des Paketverkehrs
im Internet orientiert und deshalb oft als »Internet der Dinge« bezeichnet wird. 16
10 METRO Future Store[AG07], Flughafen Debrecen[Har06]
11 Ebenso hat die genutzte Frequenz Einfluss auf die Reichweite. Da alle weiteren Auswirkungen der
Frequenz für den Informatikunterricht nicht relevant sind, wird diese Eigenschaft der Transponder nicht
thematisiert.
12 Die Kennzeichnung von PKW und LKW mit RFID-Transpondern wird in einigen Ländern bereits im
Feld getestet bzw. umgesetzt.[Zie07a][Haw][Zie06]
13 Hier sind Denial-of-Service-Attacken denkbar, indem die Batterien des Transponders durch wiederholtes
Aktivieren des Transponders vorzeitig entleert werden!
14 Für den RFID-Kühlschrank werden zwar aufwändige MIFARE R○Classic RFID-Transponder eingesetzt,
für die technische Anbindung an die Datenbank jedoch lediglich die eindeutigen IDs der Transponder
genutzt.
15 Das neue Passgesetz, in dem u.a. dieses festgeschrieben wird, wurde im Bundestag am 09.07.2007
verabschiedet.
16 Die zu transportierenden Güter halten die zur Beförderung notwendigen Daten in ihren Transpondern
vor und steuern so - analog zu TCP/IP-Paketen im Internet - »selbst« ihren Weg von Station ›A‹ zu
6

Fälschen, Klonen,
Relay−Attacke
unbefugtes
Lesen oder
Schreiben
Transponder
Abhören
Kommunikation
Denial of
Service
Lesegerät
Blocken
einzelner
Tags
Ablösen
dauerhaft oder
temporär außer
Funktion setzen
Funksignal
stören
Fälschen
Abbildung 2: Angriffsmöglichkeiten auf RFID-Systeme (vgl. [ric04] und [Fin06])
2.3 Verknüpfung mit anderen Techniken
Vernetzung der RFID-Systeme mit weiteren Informatiksystemen ✦ Bei der RFID-
Technik handelt es sich im engeren Sinne nur um eine weitere Technik zur automatischen
Datenerfassung und -speicherung. Die Kombination von automatischer, verdeckter Erfassung
sehr detaillierter Daten, wie sie mit der RFID-Technik erst ermöglicht wird, und
der Verdichtung der Daten in Datenbanken stellt das zentrale Risiko dieser Technik dar.
Dieses Potential wird im Unterricht durch die Integration der RFID-Technik mit einer
Datenbank und einem HTTP-Server verdeutlicht.
2.4 Sicherheitaspekte von RFID-Systemen
Bei der Betrachtung von Angriffsmöglichkeiten auf RFID-Systeme werden an dieser Stelle
grundsätzliche Sicherheits- und Datenschutzprobleme von vernetzten Systemen, die
dem RFID-Leser nachgeschaltet sind (siehe Abschnitt 2.3), zunächst nicht berücksichtigt.
Hier stehen die RFID-spezifischen Angriffsmöglichkeiten im Vordergrund. Sie können in
Angriffe auf den Transponder, die Kommunikation zwischen Transponder und Lesegerät
sowie das Lesegerät selbst unterteilt werden (s. Abbildung 2).
2.4.1 Angriffe auf den Transponder
Dauerhaft oder temporär außer Funktion setzen ✦ Der einfachste Angriff auf einen
Transponder besteht darin, ihn mechanisch zu zerstören oder mit einem sehr starken Feld
zu überlasten 17 . Diese Angriffe können erschwert werden, indem der Transponder entweder
nicht sichtbar verbaut wird oder aber nicht vom Produkt entfernt werden kann, ohne
es zu zerstören.
Einen besonders effektiven und im Gegensatz zur Zerstörung des Transponders reversiblen
Angriff stellt die Abschirmung oder Verstimmung der Transponderantenne dar. Dieses
kann durch Positionierung einer Metallfläche in unmittelbarer Nähe der Antenne, z.B.
Station ›B‹. Der zu wählende Weg der Güter wird nicht mehr in einem zentralen System im Vorhinein
berechnet.[Int05][tNRS05]
17 Zum Thema Überlastung - besonders im Kontext des neuen elektronischen Reisepasses - gibt es wiederkehrende
Diskussionen, ob ein RFID-Transponder in der Mikrowelle zerstört werden kann. Laut [Fin06]
ist dies möglich.
7

durch Einwickeln oder einseitiges Anheften einer haushaltsüblichen Alufolie 18 , erreicht
werden. Im Handel sind bereits verschiedene Schutzhüllen verfügbar.[mob][Foe]
Ablösen des Transponders ✦ Ein Transponder kann von dem durch ihn gekennzeichneten
Gegenstand abgelöst werden. Damit wird zunächst der Gegenstand für die Lesegeräte
unsichtbar, d.h. ein Lebensmittelprodukt könnte unbemerkt aus einem Geschäft
entfernt werden oder die Waschmaschine könnte sich weigern, ein Wäschestück zu waschen,
weil die Waschtrommel dem Gerät leer erscheint. Weiterhin kann der abgelöste
Transponder dazu genutzt werden, einem Lesegerät das Vorhandensein eines Gegenstandes
vorzutäuschen. Im Allgemeinen sind die Transponder so in die gekennzeichneten
Gegenstände integriert, dass sie nicht entfernt werden können. Damit dürfte diese Angriffsmöglichkeit
für die Praxis keine große Bedeutung haben.
Fälschen, Klonen, Relay-Attacke ✦ Die auf dem Transponder gespeicherten Daten,
z.B. Zugangs-, Adress- oder Kontodaten, könnten durch Dritte verfälscht und dem regulären
Besitzer damit Schaden zugefügt werden. Einige RFID-Tags verfügen über ein
Authentifizierungsverfahren, bei dem sich die Lesegeräte am RFID-Tag authentifzieren
müssen und die Schreibberechtigung überprüft werden kann. Dieses bedeutet jedoch, dass
z.B. über eine Public-Key-Infrastruktur die berechtigen Lesegeräte und -anwendungen
festgelegt werden müssen. Bei einer größeren Verbreitung der Transponder, wie es bei
der Einführung des elektronischen Reisepasses zu erwarten ist, kann sich das Problem ergeben,
dass (gestohlene) Schlüssel zurückgerufen und bereits ausgestellte Zertifikate für
ungültig erklärt werden müssen. 19
Weiterhin können Transponder geklont werden, indem die Daten eines Transponders zunächst
unbemerkt ausgelesen und dann auf einen anderen Transponder oder einen Transponderemulator
20 überspielt werden. Mit dem geklonten Transponder könnte dann z.B. eine
Zugangssperre überwunden oder das Vorhandensein eines Gegenstandes vorgetäuscht
werden.
Die Relay-Attacke setzt einen hohen technischen Aufwand voraus. Der Angriff besteht
darin, zwischen dem originalen Transponder und dem Lesegerät, z.B. einer Zutrittssicherung,
ein weiteres Lesegerät und einen Transponder-Simulator zu schalten, die wiederum
über eine Datenverbindung (z.B. WLAN) miteinander verbunden sind. Über diese Verbindungsstrecke
werden dann sowohl dem originären Lesegerät als auch dem Transponder
vorgespielt, dass ihre Datenkommunikation mit dem »echten« Gegenüber stattfindet.
Unbefugtes 21 Lesen oder Schreiben ✦ Zentrales Problem beim Einsatz von RFID stellt
dar, dass die Kontrolle des Besitzers 22 der Transponder über die Lese- aber auch Schreibvorgänge
nur sehr schwer möglich ist. Der Träger des Transponders kann nicht erkennen,
zu welchen Zeitpunkten der Transponder angesprochen wird oder welche Daten geschrie-
18 Die in dem Projekt eingesetzten RFID-Karten funktionieren nicht mehr, wenn sie auf einer Saftpackung
(TETRA-Pack) aufgeklebt sind, da sich auf der Innenseite der Verpackung eine dünne Metallfolie befindet.
Für das Projekt musste die Folie im Bereich des aufgeklebten Transponders entfernt werden.
19 Einige dieser Probleme können bereits im Bereich von mit DRM geschützten Medien beobachtet werden,
wo bereits geheime Schlüssel veröffentlicht worden sind und zurückgerufen werden mussten bzw. ein
durchgängiger Schutz nicht möglich ist. Aktuelle Meldungen dazu finden sich in [Ern07].
20 Ein RFID-Transponder, welcher über eine USB-Schnittstelle angesteuert werden kann, wurde bereits
von H. Welte und M. Meriac[Ope07b] entwickelt.
21 Unbefugtes Lesen oder Schreiben bedeutet hier: Ein Zugriff auf den Transponder, welcher nicht durch
den Besitzer autorisiert worden ist, also weder durch die Systembetreiber noch durch Dritte.
22 Besitzer meint hier den Eigentümer oder Träger von Ausweisen aber auch Personen, die mit RFID-
Transpondern versehene Gegenstände wie Konsumgüter oder PKW nutzen, so dass Rückschlüsse von dem
Gegenstand auf die Person gezogen werden könnten.
8

en bzw. gelesen werden. Damit ist sein Einverständnis, ob auf den Transponder zugegriffen
werden darf, aus technischer Sicht nicht notwendig. Einzig durch das (zeitweise)
Außerkraftsetzen des Transponders (s. Abschnitt 2.4.1), kann der Besitzer den Transponder
vor unberechtigtem Auslesen und Beschreiben schützen. Da RFID-Tags derart
in Gegenstände eingebaut werden können, dass sie von außen nicht sichtbar sind, kann
der Träger oft gar nicht erkennen, ob Transponder überhaupt enthalten sind. Ein Schutz
wird damit nahezu unmöglich. RFID-Tags und -Lesegeräte, welche auf den üblichen Frequenzen
arbeiten, können jedoch mit Hilfe einfacher elektronischer Geräte, wie z.B. dem
Tag-Finder[SK05][BA04][Foe] gezielt gesucht und gefunden werden.
2.4.2 Angriffe auf die Kommunikation zwischen Transponder und Lesegerät
Abhören der Kommunikation ✦ Die Datenübertragung zwischen Transponder und
Lesegerät kann, abhängig von verwendeter Frequenz und Bauart der Transponder, über
Entfernungen bis zu hundert Metern abgehört werden. Die abgehörten Daten können für
verschiedene Zwecke missbraucht werden, z.B. das Sammeln von persönlichen Daten
oder das spätere Klonen des Transponders für eine Zugangskontrolle. Einige Systeme,
wie auch der elektronische Reisepass, verschlüsseln die Datenübertragung, so dass der
Zugriff auf die Daten unmöglich bzw. erschwert wird.
Funktechnisches Stören der Kommunikation ✦ Um zu verhindern, dass Lesegerät
und Transponder miteinander kommunizieren, können die Funksignale mit einem starken
Funksender auf der entsprechenden Frequenz gestört werden. Das Lesegerät ist dann nicht
mehr in der Lage, Transponder zu erkennen, die gekennzeichneten Gegenstände bleiben
unsichtbar. Dieser Angriff trifft die aktive Partei 23 besonders, da die Infrastruktur, z.B.
eines automatische Warenlagers, komplett außer Funktion gestzt werden kann.
2.4.3 Angriffe auf das Lesegerät
Denial-of-Service-Attacken ✦ Neben dem physischen Stören des Funksignals kann die
Funktion des Lesegerätes behindert werden, indem die logischen Kommunikationstrukturen
genutzt werden, was z.B. im Bereich der Antikollisionsstrategien möglich ist: Sobald
sich mehrere Transponder in der Reichweite des Lesegerätes befinden, muss der Leser die
Transponder einzeln ansprechen. Dies geschieht über eine Suche in dem Adressraum, der
durch die eindeutigen IDs gebildet wird. Ein Transponder antwortet im regulären Fall nur
dann, wenn sich seine ID im angesprochenen Zahlenraum befindet. Antwortet ein manipulierter
Transponder jedoch immer, ist eine Kommunikation zwischen dem Lesegerät
und einem der anderen unverfälschten Transponder nicht möglich.
Blocken einzelner Tags ✦ Neben dem kompletten Blockieren des Lesegerätes können
mit dem analogen Verfahren auch einzelne Tags gesperrt werden, indem nur der Aufruf
der spezifischen ID des Transponders gestört wird. 24
2.5 Anwendungen von RFID
2.5.1 Aktuelle RFID-Anwendungen
Aktuell werden RFID-Systeme häufig im Logistikbereich, insbesondere zur Kennzeichnung
hochwertiger Gegenstände, wie z.B. Paletten oder Transportboxen, eingesetzt. Dies
23 Aktive Partei: Der Betreiber des RFID-Systems.
24 Diese Verfahren wird von dem »RFID-Guardian«-Projekt umgesetzt.[RGC + 06]
9

ist unter anderem in dem, für einen massenhaften Einsatz (noch) zu hohen, Preis der
Transponder begründet. Dieses könnte sich ändern, sobald der Preis für einen Transponder
unter einen Euro-Cent sinkt. Zumindest werden zur Zeit in kurzen Abständen immer
neue Anwendungen in Betrieb genommen, ob in Nummerschildern von Autos, zur Verfolgung
von Koffern auf einem Flughafen oder Ähnlichem. RFID-Anwendungen, die die
Schülerinnen und Schüler unmittelbar betreffen werden, stellen der elektronische Reisepass,
der elektronische Personalausweis und die zukünftige elektronische Gesundheitskarte
dar. Der Reisepass ist bereits im Einsatz und wird im Unterricht thematisiert.
3 Didaktische Überlegungen und Entscheidung
Wie in den Vorüberlegungen in Abschnitt 1.3 bereits erwähnt, soll das Thema RFID in
einem jahrgangsübergreifenden Projekt behandelt werden. In diesem Kapitel werden nun
die didaktischen Vorüberlegungen und Entscheidungen für die Ausführung des Unterrichtsvorhabens
in den Informatikkursen der Sekundarstufen I und II erläutert. Durch
diese Vorüberlegungen wird der Aufbau der beide Unterrichtsreihen strukturiert. Die konkrete
Umsetzung des Konzeptes innerhalb der Unterrichtsreihen und den einzelnen Unterrichtseinheiten
wird in den Kapiteln 5 und 6 kurz vorgestellt.
3.1 Ziele der Unterrichtsreihen
Übergeordnete Ziele der beiden Unterrichtsreihen sind, dass die Schülerinnen und Schüler
die RFID-Technik kennenlernen, ihre besonderen Eigenschaften differenziert beurteilen
und zu anderen Techniken abgrenzen können. Das fachspezifische Wissen über RFID soll
zu einem kritischen und fundierten Umgang mit dieser Technik führen. Darüber hinaus
werden die Schülerinnen und Schüler im Allgemeinen für die Problematiken neuer technischer
Errungenschaften und ihrer Auswirkungen sensibilisiert.
3.2 Grundlegende Ausrichtung der Unterrichtsreihe RFID
Es stehen verschiedene Möglichkeiten der Gestaltung einer Unterrichtsreihe zum Thema
RFID zur Wahl, um die oben beschriebenen Lernziele zu vermitteln. Im Folgenden sind
einige Alternativen skizziert.
• Datenschutz
Die RFID-Technik wird als eine unter verschiedenen anderen Techniken besprochen,
die im Rahmen von Datenschutzaspekten behandelt werden. Da die Technik
auch in verschiedenen Ausweisen und Chipkarten eingesetzt (werden) wird, ist dieses
ein denkbarer Zugang.
• Technischer Schwerpunkt
Bei dieser Schwerpunktsetzung werden die technischen Aspekte, wie physikalische
Mechanismen, die verschiedenen Übertragungsarten zwischen Transponder
und Lesegerät oder Protokolle zur Lösung von Kollisionsproblemen in den Vordergrund
gestellt.
• Kritischer Ansatz: Projekt mit »kritischer« Zielsetzung
Die Schülerinnen und Schüler erstellen in einem Projekt ein eigenes System, z.B.
eine Zugangskontrolle, in dem die RFID-Technik eingesetzt wird und das unmittelbar
auf Datenschutzprobleme hinweist.
10

• Konstruktiver Ansatz: Projekt mit zunächst »unkritischer« Zielsetzung
Die Schülerinnen und Schüler erstellen ein neutrales System mit Hilfe der RFID-
Technik, wie den Kühlschrank, wobei die Risiken der Technik erst in einem späteren
Schritt der Unterrichtsreihe thematisiert werden. Das Thema RFID wird in
ein andere Themen wie XHTML oder Datenbanken, die für die Umsetzung des
Projektes benötigt werden, eingebettet.
Aufgrund der oben beschriebenen Ziele bietet die Umsetzung mit dem konstruktiven Ansatz
unter anderem diese Vorteile:
• Die Schülerinnen und Schüler erfahren im Rahmen ihrer eigenen technischen Umsetzung,
dass die RFID-Technik im Grunde einfach zu handhaben ist 25 und für jedermann
verfügbar ist. Die RFID-Technik wird in der Einschätzung durch die Schülerinnen
und Schüler aus dem »hoch technologischen« Bereich in die »alltägliche«
Umgebung verschoben.
• Die Schülerinnen und Schüler gestalten ein RFID-System mit durchaus positiven
Zielsetzungen und erfahren, wie daraus trotzdem Datenschutzprobleme entstehen
können und dass diese bereits zu Beginn eines Projektes berücksichtigt werden
müssen. Sie können diese Erkenntnisse dann auf zur Zeit in der Öffentlichkeit diskutierte
Projekte, wie die Mauterfassung oder den elektronischen Reisepass, übertragen.
• Die Schülerinnen und Schüler können die Argumente pro und kontra RFID-Technik
aufgrund ihrer eigenen Erfahrungen aus dem Projekt abwägen.
• Eine abstrakte Bedrohung, die durch eine Unterrichtsreihe zum Thema RFID mit
›negativer‹ Ausrichtung unter Umständen vermittelt wird, hat keinen direkten Bezug
zur Lebenswelt der Schülerinnen und Schüler und ist damit für sie nicht greifbar.
• Den Schülerinnen und Schülern wird die Möglichkeit gegeben, eigene praktische
und ungefilterte Erfahrungen zu sammeln.
• Da das Thema RFID in ein anderes praxisorientiertes Thema eingebettet wird, können
diese Unterrichtsreihen in viele bereits bestehende Curricula integriert werden.
3.3 Gestaltung und Begründung des konstruktiven Ansatzes
Die Ausgestaltung des konstruktiven Ansatzes kann in vielen verschiedenen Systemen,
z.B. einem Kühlschrank, einer Bücherei, einem automatisierten Zimmer oder auch einer
elektronischen Schultasche erfolgen.
25 Im Falle eines produktiven Einsatzes sind viele schwerwiegende Probleme zu lösen, die den Schülerinnen
und Schülern durch diesen Ansatz aber ebenfalls am Ende der Unterrichtsreihe vermittelt werden
können.
11

3.3.1 Bezug zu den Richtlinien und Lehrplänen
Allgemeine Zielsetzungen des Informatikunterrichts ✦
»Der Informatikunterricht hat somit die Aufgabe, bei den Schülerinnen und Schülern
ein grundlegendes Verständnis für [...] verschiedene Rollen des Menschen als
Planende und Konstruierende, als Anwesende, Betroffene und Kontrollierende und
für die damit verbundenen Vorgehensweisen, Methoden, Bedingungen, Anforderungen,
Zusammenhänge und Normen zu entwickeln.«[rli93, S. 32]
Die Rollen von Menschen bei der Nutzung von Informatiksystemen[rli93, S. 32] werden
im konstruktiven Ansatz wie gefordert umgesetzt:
• »Menschen planen und konstruieren solche Systeme.«
Die Schülerinnen und Schüler entwickeln selbstständig den RFID-Kühlschrank,
entwerfen die Struktur der Datenbank und die Internetpräsentation.
• »Menschen wenden solche Systeme an, [...]«
Sie können das entstandene System selbst ausprobieren und nutzen, sie sammeln
dabei Erfahrungen aus erster Hand.
• »Menschen werden davon betroffen, [...]«
In dem Moment, in dem Auswertungen der gesammelten Daten vorgenommen und
Rückschlüsse auf das Verhalten der Schülerinnen und Schüler genommen werden,
werden sie zu Betroffenen.
Durch den starken Anwendungsbezug und die realistische Problemstellung können die
Erfahrung, die die Schülerinnen und Schüler mit den verschiedenen Rollen eines Menschen
beim Umgang mit Informatiksystemen gemacht haben, gut auf andere reale Problemstellungen
übertragen werden. In diesem Zusammenhang ist auch das Thema »RFID-
Technik«, wie bereits in Abschnitt 1.2 beschrieben, für die allgemeinbildende Zielsetzung
des Informatikunterrichts wichtig:
»Auf diese Weise leistet der Informatikunterricht einen wichtigen Beitrag für die
Befähigung der Schülerinnen und Schüler zur selbstbestimmten und verantwortungsbewussten
Gestaltung des Lebens in einer demokratisch verfassten Gesellschaft
und zur Förderung ihrer Urteils-, Entscheidungs- und Handlungsfähigkeit«[rli93,
S. 33]
Denn RFID-Systeme werden zukünftig vermehrt eingesetzt werden und damit häufig Einfluss
auf die informationelle Selbstbestimmung des Menschen gewinnen. Diese Veränderungen
betreffen z.B. sowohl Ausweisdokumente mit RFID-Technik als auch Konsumartikel
oder PKW, bei denen RFID-Technik eingesetzt werden könnte. Hier kann allein der
Informatikunterricht die Grundlagen zur technischen Bewertung dieser Systeme und ihrer
Auswirkungen legen.
Informatik-Richtlinien und -Lehrpläne für die Sekundarstufe I ✦ Im Rahmen der
Richtlinien für die Sekundarstufe I[rli93, S. 37] deckt das Unterrichtsvorhaben folgende
Bereiche ab:
12

• Bereich 1: Methoden der Softwareentwicklung
Mit dem RFID-Kühlschrank wird ein »kleines schülernahes Projekt«[rli93, S. 39]
durchgeführt, im Projektverlauf wird die Methode des evolutionären Entwickelns
angewendet. Dies wird durch die Einbettung des RFID-Themas in ein HTML-
Projekt gewährleistet, welches schrittweise konstruiert wird.
• Bereich 2: Anwendersysteme
Die Schülerinnen und Schüler können im Rahmen der verschiedenen Anwendungsszenarien
für den Kühlschrank »Arbeitsvorgänge, Organisationsabläufe und deren
Auswirkungen für Anwenderinnen und Anwender und mittelbar Betroffene«[rli93,
S. 38] analysieren. Insbesondere durch die automatische Erfassung und Verdichtung
von personengebundenen Daten »erfahren sie Probleme der Datensicherung
und des Datenschutzes.«
• Bereich 3: Informations- und Kommunikationssysteme
In besonderem Maße wird dieser Bereich, der auch die Auswirkungen der Vernetzung
verschiedener Systeme betrachtet, in dieser Unterrichtsreihe behandelt. Die
Richtlinien fordern diesbezüglich: »Die Vernetzung von informationsverarbeitenden
Systemen wird zukünftig wegen ihrer weitreichenden Möglichkeiten und zugleich
wegen ihrer zunehmenden Gefahren durch Missbrauch Eingang in den Unterricht
finden müssen.«[rli93, S. 38]
Entsprechend dem Schulcurriculum für das Fach Informatik in der Sekundarstufe I und
den zugrunde liegenden Richtlinien werden in der Unterrichtsreihe vor allem die Unterrichtsinhalte
Datenschutz und Datensicherheit sowie eine Textauszeichnungssprache, hier
XHTML mit CSS, behandelt.
Informatik-Richtlinien und -Lehrpläne für die Sekundarstufe II ✦ Folgende obligatorischen
Bereiche für die Sekundarstufe II werden durch die Unterrichtsreihe abgedeckt,
dabei werden zunächst die Bereiche Datenmodelle und Datenbanken betrachtet.
• Ein Informatikmodell gewinnen: Probleme eingrenzen und spezifizieren, reduzierte
Systeme definieren
Die Schülerinnen und Schüler modellieren die Problemstellung RFID-Kühlschrank,
sie strukturieren und reduzieren dazu Daten, um zu einem geeignetem Datenmodell
zu gelangen. 26
• Daten und Algorithmen abstrahieren
Aus dem reduzierten Modell des Kühlschranks erstellen die Schülerinnen und Schüler,
beginnend beim Objektmodell bis hin zum ER-Modell und den Relationen, ein
valides Datenmodell für die Anwendung. Den Zugriff auf die Daten beschreiben
sie in Form von SQL-Skripten.
• Lösungen nach einem Programmierkonzept realisieren, überprüfen und weiterentwickeln
In dem Unterrichtsverlauf werden wiederholt die bis dahin erreichten Ergebnisse
reflektiert und bewertet, auf der Basis dieser Erkenntnisse werden dann von den
Schülerinnen und Schülern neue Anwendungsmöglichkeiten entwickelt.
26 Im Rahmen der Unterrichtsreihe werden weitere Problemstellungen zur Vernetzung und Vertiefung der
Lerninhalte modelliert.
13

• Typische Einsatzbereiche, Möglichkeiten, Grenzen, Chancen und Risiken der
Informations- und Kommunikationssysteme untersuchen und einschätzen
Dieser Aspekt findet sich in dem zentralen Lernziel, der fundierten Bewertung der
RFID-Technik, wieder und stellt die zentrale Motivation für diese Unterrichtsreihen
dar (s. Abschnitt 1.2).
Insbesondere unter dem Zugang »Lernen im Kontext der Anwendung« wird mit dem
Thema RFID der Bereich »Datenschutz und Sicherheit« behandelt.
3.3.2 Inhaltliche Entscheidungen zu den Unterrichtsreihen
Bezug zur Lebenswelt der Schülerinnen und Schüler ✦ Viele reale RFID-Systeme
werden im Bereich der Logistik und Materialverfolgung eingesetzt, dieses industrielle
Umfeld bietet jedoch wenige Anknüpfungspunkte zum Alltag der Schülerinnen und Schüler.
Die thematische Behandlung eines mit RFD-Technik ausgestatteten Kühlschranks
weist dagegen einen direkten Bezug zur Lebenswelt auf. Dabei sind sehr viele verschiedene
Anwendungszenarien denkbar, die bei der Frage »Habe ich noch genug Milch im
Kühlschrank« beginnen und mit den Anwendungen »automatische Einkaufsliste«, »automatischer
Einkauf«, dem Abgleich mit Kochrezepten und im späteren Verlauf über die
Frage »Wer hat den letzten Joghurt gegessen« in Richtung Zugangskontrollen und Risiken
der RFID-Technik weiterentwickelt werden können.
Komplexität ✦ Das in der Unterrichtsreihe zu erstellende System muss in Bezug auf
die Komplexität für die Schülerinnen und Schüler handhabbar sein. Dies steht zunächst
im Widerspruch dazu, dass RFID-Systeme, die nur für sich alleine stehen, wenig Effekte
erzielen und keinen großen Entwicklungsschritt in den Nutzungsmöglichkeiten bieten.
Erst in der Vernetzung des automatischen und verdeckten Auslesens mit weiteren Systemen,
wie Datenbanken und Internetapplikationen, über die Daten verdichtet, verknüpft
und verteilt werden können, werden die Möglichkeiten und Risiken der RFID-Technik
sichtbar. Es muss also ein System erstellt werden, in welchem diese Techniken verknüpft
werden können. Die Kühlschrankapplikation enthält diese geforderten Teilsysteme. Um
die Komplexität entsprechend den Anforderungen an die Schülerinnen und Schüler zu reduzieren,
wurden einige Rahmenkomponenten und die Schnittstellen zwischen den Systemen
durch den Lehrer vorbereitet.
Gestaltungsmöglichkeiten für die Schülerinnen und Schüler ✦ Es ist für den Lernerfolg
innerhalb der Unterrichtsreihe von großer Bedeutung, dass die Schülerinnen und
Schüler eigene Ideen einbringen und realisieren können, und ihnen selbstständiges und
handlungsorientiertes Lernen zu ermöglicht wird. Zum Beginn der Unterrichtsreihe werden
der Projektrahmen und eine erste einfache Anwendung 27 für den Kühlschrank vorgegeben,
welche realisiert werden soll, um zügig einen Eindruck von der Funktionsweise
des gesamten Systems zu erlangen. Weiterhin wird damit das Maß an Neuem in den ersten
Stunden angemessen reduziert und die Schülerinnen und Schüler bekommen durch
kurzfristige Erfolge einen positiven Einstieg in die Unterrichtsreihe. Aufbauend auf diesem
Projektrahmen können dann weitere Ideen der Schülerinnen und Schüler realisiert
werden, dabei muss vom Lehrer vor der Umsetzung detailliert bewertet werden, welche
Komplexität erreicht werden kann und welcher Anteil an der Umsetzung durch den Lehrer
27 Die Schülerinnen und Schüler können Produkte im Kühlschrank registieren, der Inhalt wird tabellarisch
auf einer HTML-Seite dargestellt. Das Gesamtsystem ist in Abschnitt 4 beschrieben.
14

vorab realisiert werden muss. 28 Weitere Gestaltungsmöglichkeiten bieten sich den Schülerinnen
und Schülern, indem man die Unterrichtsreihe als ein Projekt darstellt, welches
von zwei Unternehmen, den jeweiligen Kursen, realisiert wird. Ein Unternehmen ist für
die äußere Gestaltung (XHTML), das andere für die Datenbankanwendung verantwortlich.
In diesem Kontext können die Schülerinnen und Schüler eigene Firmennamen und
-logos, Werbe-Slogans und eigene Anwendungsmöglichkeiten entwickeln. Die Firmennamen
werden dann z.B. bei der Kommunikation zwischen den Kursen eingesetzt, die
Logos und Namen auf der Internetpräsentation des Kühlschranks dargestellt. Dieses Vorgehen
fördert die Identifikation der Schülerinnen und Schüler mit »ihrem« Produkt und
damit entscheidend die Intensität und den Erfolg der Unterrichtsreihe.
Übertragbarkeit der Systemeigenschaften auf andere Systeme ✦ Zum Ende der Unterrichtsreihe
sollen die Erfahrungen mit dem RFID-Kühlschrank auf andere RFID-Anwendungen
übertragen werden. Mit diesem Unterrichtsschritt wird das zentrale Lernziel
»Kritische Beurteilung der RFID-Technik in verschiedenen Anwendungsgebieten«
(s. Abschnitt 3.1) erreicht. In dem vorgestellten Projektansatz sind zwei wesentliche Eigenschaften
von RFID-Systemen vorhanden, die auch in »professionellen« oder staatlichen
Systemen eingesetzt werden: Erstens die automatische Erfassung 29 von Transpondern,
wenn ein Produkt in den Kühlschrank gestellt wird oder eine Schülerin den Kühlschrank
öffnet, und zweitens die Datensammlung und -bereitstellung in einer (zentralen)
Datenbank. Beispiele solcher Datensammlungen in der Realität sind z.B. die Mauterfassung
(kein RFID-System), der elektronische Reisepass, (zukünftige) Kundenkarten
bei Tankstellen, aus denen sich detaillierte Bewegungsprofile erstellen und für Fahndungen
oder dergleichen verwenden lassen. Diese Eigenschaften sind Voraussetzung für
die Diskussion der Datenschutzprobleme, die durch die unbemerkte Erfassung von Daten/Personen
und die Verdichtung der Daten entstehen können.
In dem vorliegenden System sind Sicherheitsaspekte der RFID-Technik selbst, wie Angriffe
mit einem RFID-Jammer 30 , das Abhören der Kommunikation zwischen RFID-
Leser und Transponder oder auch das unerlaubte Auslesen und Kopieren von Transpondern,
bisher noch nicht realisiert worden. Diese Aspekte werden von den Schülerinnen
und Schülern aufgrund ihres Wissens über die Funktionsweise der RFID-Technik erarbeitet.
31
Technische Umsetzung im Unterrichtsalltag ✦ Die technische Umsetzung im Unterricht
muss insbesondere unter dem Gesichtspunkt der Transparenz für die Schülerinnen
und Schüler betrachtet werden. Es soll für sie nachvollziehbar sein, wie die einzelnen
Komponenten strukturell zusammenarbeiten. Die eingesetzte Systemstruktur besteht
aus mehreren Einzelkomponenten, u.a. RFID-Leser, MySQL-DBMS und Apache HTTP-
28 Beispiele für Ideen aus der Unterrichtspraxis: Diätplaner, Einkaufsliste, Rezepte verwalten usw.
29 Aufgrund der eingeschränkten Reichweite des Leser von wenigen Zentimetern müssen die Produkte
direkt vor das Lesegerät gehalten werden, die Reichweite könnte durch eine externe Antenne erweitert
werden, die aber bisher noch nicht zu erhalten war.
29 Im weiteren Verlauf der Unterrichtsreihen kann der Kühlschrank so erweitert werden, dass sich die
Schülerinnen und Schülern vor der Benutzung mit einem RFID-Ausweis identifizieren müssen.
29 Das Mautsystem wird im Unterricht ebenfalls besprochen, da der Zugriff auf die gesammelten Daten,
trotz anders gesetzlich festgelegter Vorgaben, für Fahndungen in der öffentlichen Diskussion steht und
damit einen wichtigen Realitätsbezug herstellt. Zur Diskussion können die Berichte über die Fahndung
nach einem mutmaßlichem Serienmörder dienen.
30 Ein so genannter RFID-Jammer stört den Zugriff eines Lesegerätes auf einen oder mehrere Transponder
und Nutzung der Antikollisionsmechanismen.[RGC + 06][rfib]
31 Für weitere Unterrichtsreihen könnten RFID-Jammer[RGC + 06] oder OpenPICC[Ope07b] eingesetzt
werden.
15

Server auf dem Server sowie SQL-Klienten, HTML-Editoren und -Browsern auf den
Schülerrechnern. Die konkrete Systemstruktur muss es den Schülerinnen und Schülern
– besonders im Bereich der XHTML-Erstellung – ermöglichen, die Ergebnisse auf dem
Server für die anderen Mitglieder des Kurses zu veröffentlichen, da hier zum einen die
Motivation stark gefördert wird und zum anderen die Vernetzung der Systeme verdeutlicht
wird. Diese technischen Bedingungen für die Veröffentlichungen müssen so beschaffen
sein, dass für sie keine Hilfen durch den Lehrer notwendig sind. Durch den Aufbau der
Systeme im Kursraum 32 können die verschiedenen Geräte den einzelnen Systemfunktionen
zugeordnet und den Schülerinnen und Schülern physikalisch fassbar gemacht werden.
Technischer Aufwand und Komplexität ✦ Einen weiteren wichtigen Aspekt stellen
die technische Komplexität und damit der Aufwand und die Fehleranfälligkeit des Systems
dar. Insbesondere letztere führt bei einem Systemausfall bei den Schülerinnen und
Schülern schnell zu Frustrationen und stört den Unterrichtsablauf erheblich. Daher muss
die Komplexität und notwendige Wartung der eingesetzten Systeme soweit wie möglich
reduziert werden. In der in Abschnitt 4 vorgestellten Systemarchitektur werden, bis auf
das Lesegerät 33 , nur auf breiter Basis erprobte Systeme eingesetzt, die zuverlässig funktionieren
und mit etwas Vorwissen gut zu installieren sind.
3.4 Lernvoraussetzungen der Schülerinnen und Schüler
Das für die Unterrichtsreihen notwendige Vorwissen der Schülerinnen und Schüler wird
in den jeweiligen Beschreibungen der Unterrichtsreihen für die Sekundarstufe I bzw. Sekundarstufe
II beschrieben.
3.5 Lehrerfunktionen
Planung und Konzeption eines Unterrichtsvorhabens sowie die didaktische Modellierung
eines technisch komplexen Themenbereichs mit Ziel, den Schülerinnen und Schülern eine
aktive Auseinandersetzung mit einem aktuellen und dringenden Thema zu ermöglichen,
stellt die zentrale Lehrerfunktion dar, die in dieser Arbeit primär angesprochen wird.
Sekundär, jedoch nicht minder bedeutend, ist die Funktion »Erziehen«, denn diese Unterrichtsreihen
hat eine »fundierte und reflektierte Stellungnahme der Schülerinnen und
Schüler zur RFID-Technik« zum Ziel. Diese wird ebenfalls durch die Vorbildfunktion der
Lehrperson geprägt, die zwischen den folgenden Polen sorgfältig abgewägt werden muss:
1. Begeisterung für neue Technik
RFID ist eine innovative faszinierende Technik mit vielen Möglichkeiten, die Begeisterung
und der spielerische, technisch fundierte Umgang mit ihr hat unmittelbaren
Einfluss auf die Einstellung der Schülerinnen und Schüler.
2. Überwindung von Sicherheitsbarrieren
Ein wichtiger Aspekt der Unterrichtsreihe stellt die Sicherheit der RFID-Technik
und ihrer Anwendungen, z.B. im elektronischen Reisepass, dar. Hier ist das Gespür
gefordert, Lücken in der Technik zu finden und sogenannte Sicherheitsbarrieren zu
überprüfen.
32 siehe Abbildungen im Abschnitt A.1
33 Das Lesegerät und die dazugehörige Software befinden sich zur Zeit noch in einem eher experimentellen
Zustand, so dass für die Installation und Anpassung der Software noch einiges Vorwissen notwendig
ist.
16

Abbildung 3: Systemarchitektur
3. Kritische Einstellung aufgrund von Datenschutzproblemen
Den dritten Pol bildet die kritische Einstellung zur zunehmenden Datenerfassung
und der Aufweichung des Datenschutzes. Diesem muss besondere Beachtung geschenkt
werden, da oft ein sorgloser Umgang mit den eigenen Daten stattfindet und
unter dem allgemeinen Schutzbedürfnis vor Terrorbedrohungen große Teile des Datenschutzes
verschwinden.
4 Technische Umsetzung
In diesem Kapitel wird beschrieben, wie die unterrichtlichen Anforderungen (s. Abschnitt
3.3) an das RFID-System durch den Einsatz der verschiedenen Systemkomponenten realisiert
werden. Es hat sich gezeigt, das für alle Bereiche frei verfügbare Standardsysteme
eingesetzt werden können, die allesamt auf breiter Basis eingesetzt werden und für die
vielfältige Dokumentationen im Internet zugänglich sind. Weiterhin können die Systeme
sowohl auf Windows- als auch auf Linux-Plattformen genutzt werden oder es stehen
jeweils entsprechende Alternativen zur Verfügung.
Die technischen Einzelheiten der Installation, deren Schwierigkeiten besonders in der
Konfiguration der Schnittstellen zwischen den Komponenten liegen, können Rahmen dieser
Arbeit nicht erläutert werden, zumal die technischen Rahmenbedingungen stetigen
Änderungen unterliegen. Für die RFID-Leserschnittstelle (s. Abschnitt 4.1), für die die
meisten größten Anpassungen notwendig waren, liegen die C-Quelltexte und die Projektdateien
für Eclipse auf der DVD bei.
4.1 Systemarchitektur
Zentral für die Struktur sind der Apache HTTP-Server und das MySQL-DBMS, an die
sich die verschiedenen Klienten angliedern.
Der Kühlschrank ✦ Der Kühlschrank selbst besteht aus einer einfachen Holzkiste,
die den Kühlraum darstellt, dem RFID-Lesegerät und einem Laptop, auf der das RFID-
17

Leseprogramm läuft. 34
RFID-Lese- und Schreibgerät ✦ Die Konstruktion des von Welke und Meriac[Ope07b]
entwickelten RFID-Lesers ist frei verfügbar, er liest und beschreibt RFID-Transponder
verschiedener Standards. Der Leser wird aus handelsüblichen Bauteilen hergestellt und
kann daher bei entsprechenden Fertigkeiten selbst hergestellt werden. Über das Internet
kann die unbestückte Platine oder auch der komplette funktionstüchtige Leser bezogen
werden.[Ope07b] Die Bibliothek »libRFID« für die Ansteuerung, der Leser wird über
den USB angeschlossen, sind ebenfalls frei.[Ope07a] Die Bibliothek ist in C programmiert
und bisher nur für Linux-Systeme übersetzt worden. 35
Für die Nutzung im Unterricht wurde ein C-Programm von Welte ebenfalls für Linux erweitert
36 , welches ständig über die RFID-Leser-Hardware überprüft, ob sich RFID-Karten
(siehe unten) in der Reichweite befinden, und die eindeutige ID der Transponder ausliest.
Nach dem Auslesen der ID wird in einer MySQL-Datenbank/Tabelle überprüft, ob bereits
ein Eintrag mit dieser ID vorhanden ist. Falls ja wird dieser Eintrag gelöscht, sonst wird
der entsprechende Eintrag eingefügt. 37 Datenbank, Tabellen, SQL-Statements usw. werden
über eine XML-Dateischnittstelle konfiguriert. Über diesen Mechanismus kann ein
einfaches Ein- und Ausbuchen der Waren im Kühlschrank erreicht werden.
Da für den Kurs nur ein RFID-Leser zur Verfügung steht, die Schülerinnen und Schüler
jedoch ihre Arbeiten immer umgehend am Schüler-PC überprüfen können sollen, wurde
zusätzlich ein RFID-Leser-Simulator-Programm erstellt 38 . Über eine Oberfläche können
verschiedene Waren, die den tatsächlich vorhandenen Artikeln entsprechen, mit dem
RFID-Lesersimulator gescannt werden. Die resultierenden SQL-Aktionen des Simulator
entsprechen denen des »realen« RFID-Lesers.
Produkte mit RFID-Transpondern ✦ Da bisher in den Lebensmittelmärkten (noch)
keine RFID-Technik eingesetzt wird, müssen Artikel mit eigenen Transpondern versehen
werden. Aufgrund der besseren Einsatzmöglichkeiten finden dafür Chipkarten Verwendung.
Diese werden so in die Verpackungen eingebaut, so sie von außen nicht mehr
sichtbar sind. Die Chipkarten sind mit Philips MIFARE Classic Transpondern[NXP07]
versehen. 39
Datenbank Management System ✦ Für den Datenbankserver wurde MySQL als Software
ausgewählt 40 , weil es für viele Plattformen, hier besonders Windows- und Linux-
Systeme, frei zur Verfügung steht. Die Installation kann einfach auf einem zentralen Server
vorgenommen werden, auf den die Schülerinnen und Schüler zugreifen können. Der
Mehrbenutzer-Betrieb des Server ermöglicht die Verdeutlichung weiterer zentraler Funktionen
eines DBMS, die es von Desktoplösungen abgrenzt. Auf dem Server wurden pro
Arbeitsgruppe 41 eine Datenbank und ein Account so eingerichtet, dass jede Gruppe ihrer
34 Einen guten Eindruck von dem System vermitteln die Fotos im Anhang A.1.
35 Die Portierung auf Windows-Systeme sollte kurzfristig angestrebt werden, um einem größerem Interessentenkreis
den Zugang zu diesem RFID-System zu ermöglichen. Da zur Ansteuerung lediglich standardisierte
USB-Bibliotheken verwendet worden sind, sollte dies zumindest in der cygwin-Umgebung mit
vertretbarem Aufwand möglich sein.
36 Die geänderten Quelltexte finden sich im Anhang und auf der beiliegenden DVD
37 Programmänderungen können einfach vorgenommen werden, einige Quelltextausschnitte sind in Abschnitt
A.3 dargestellt.
38 Der Simulator-Leser könnte auch von Schülern erstellt werden, allerdings werden an dieser Stelle bereits
Datenbankkenntnisse voraus gesetzt!
39 Fotos einiger der Produkte sind im Anhang unter A.1 zu sehen.
40 Internetquelle: http://www.mysql.de/
41 In dem Kursraum der Sekundarstufe sind 15 PC-Arbeitsplätze vorhanden, die jeweils von einer Arbeitsgruppe
genutzt werden.
18

eigene geschützte Arbeitsumgebung besitzt, auf die Umgebungen der Mitschülerinnen
und -schüler aber lesend zugreifen kann.
Für die Integration mit den anderen Systemkomponenten existieren eine Vielzahl von
Bibliotheken, wie z.B. für den RFID-Leser C-APIs oder für die Anbindung des HTTP-
Servers mit PHP oder Python-Bibliotheken. Für eine spätere Einbindung in die Stifte und
Mäuse-Umgebung können zudem freie Module für ObjectPascal 42 und JAVA eingesetzt
werden.
SQL-Client ✦ Als SQL-Klient stehen verschiedene Programme zur Verfügung. Weit
verbreitet ist phpMyAdmin 43 , das auf PHP basiert. Da der Schwerpunkt dieses Programms
jedoch auf dem Administrieren einer Datenbank und nicht dem Verfassen von SQL-
Skripten liegt und zusätzlich ein HTTP-Server mit PHP-Modulen benötigt wird, kam
dieses Programm nicht zum Einsatz. Für den Einsatz in der Schule, so Windows-PCs
als Arbeitsplätze genutzt werden, hat sich in dieser Unterrichtsreihe der Klient »SQLyog
Free Edition 5.22« der Firma softonic 44 bewährt, der trotz des großen Funktionsumfanges
eine einfache Oberfläche bietet, die die für den Unterricht notwendigen Funktionen den
Schülerinnen und Schülern leicht zugänglich macht.
HTTP-Server ✦ Auch hier fällt die Wahl auf ein weit verbreitetes, sicher funktionierendes
und mit wenig Aufwand zu installierendes System, den Apache HTTP-Server 45
Eine Vielzahl verschiedener Module zur Erweiterung des Systems durch PHP, Python
oder ähnliches können frei genutzt werden. 46 Die Integration zwischen HTTP-Server und
Datenbank wird über python CGI-Programme realisiert, die im Wesentlichen die Ergebnisse
einer SQL-Abfrage in eine HTML-Tabelle und die Hyperlinks zu weiterführenden
Seiten umsetzen.
XHTML-Editor ✦ Für das Schreiben der HTML-Quelltexte wird der HTML-Editor
Phase 5 genutzt. 47 Die Bedienung ist intuitiv und ermöglicht den Schülerinnen und Schülern
ein effizientes Arbeiten. Neben HTML unterstützt dieser Editor ebenfalls XHTML-
Quelltexte.
PYTHON für die Integration von Datenbank und statischen HTML-Seiten ✦ Für
die Schnittstelle zwischen Datenbank und HTTP-Server werden CGI-Programme eingesetzt
48 , die in Python realisiert worden sind.
42 DirectSQL: http://sourceforge.net/projects/directsql
43 http://www.phpmyadmin.net/
44 http://sqlyog.softonic.de/
45 http://httpd.apache.org/
46 In dem XAMPP-Projekt (http://www.apachefriends.org/) wird eine komplette Installation
eines des Apache-Servers, einer MySQL-Datenbank sowie Module für die Anbindung PHP, Perl oder
Python für verschiedene Systemplattformen angeboten. Für das aktuelle Unterrichtsvorhaben im Rahmen
dieser Arbeit wurden die verschiedenen Systeme einzelnen installiert, da für die endgültige Struktur verschiedene
Systemkonstellationen getestet werden mussten. Für unerfahrenen Nutzer ist XAMPP jedoch
sicherlich ein guter Einstieg, da viele Konfigurationseinstellung bereits durch dass Installationprogramm
vorgenommen werden.
47 http://www.qhaut.de
48 Quelltexte finden sich auf der DVD
19

5 Unterrichtsreihe RFID und XHTML
in der Sekundarstufe I
In diesem Kapitel wird die Umsetzung der Überlegungen aus 3.3.2 in die konkrete Unterrichtsreihe
des Informatikkurses im Wahlpflichtbereich II der Jahrgangsstufe 9 vorgestellt.
49
5.1 Lernvoraussetzungen
Die Schülerinnen und Schüler haben in dem laufenden Schuljahr mit dem Informatikunterricht
im Wahlpflichtbereich II begonnen, Einstiegspunkt für die verschiedenen Sachgebiete
bildete jeweils die objektorientierte Modellierung. 50 In den bisherigen Unterrichtsreihen
wurden die Anwendung verschiedener Standardprogramme (Zeichenprogramm,
Textverarbeitung und Tabellenkalkulation) sowie die entsprechenden informatischen Modelle
(objektorientierte und funktionale Modellierung) auf einer niedrigen Abstraktionsebene
behandelt. Im Anschluss wurde eine Unterrichtsreihe zum Thema Kryptologie gehalten.
Die Lernvoraussetzungen im einzelnen:
Objektorientierte Modellierung ✦ Die Schülerinnen und Schüler können Objektmodelle
für verschiedene Anwendungsszenarien erstellen: Die modellierten Szenarien können
aus mehreren Objekten bestehen, die in einer »Kennt«-Beziehung zueinander stehen.
Weiterhin können die beschriebenen Objekte ihrerseits wieder aus mehreren einzelnen
Objekten bestehen, die Schülerinnen und Schüler setzen hier die »Hat«-Beziehung ein.
Anwendungsprogramme ✦ Aus dem Kursabschnitt »Anwendungsprogramme« werden
für die XHTML-Themen besonders die Kenntnisse aus dem Bereich »Textverarbeitung«,
für einen Exkurs »Grafikdateiformate im Internet« auch die Inhalte des Abschnittes
»Vektororientiertes Zeichenprogramm«, verwendet. In der Sequenz »Textverarbeitung«
haben die Schülerinnen und Schüler gelernt, Texte in ein Objektmodell zu gliedern, die
Attribute der modellierten Objekte zu erarbeiten und nutzen. Diese Kenntnisse können
auf die XHTML-Elemente und ihre Attribute übertragen werden. Zur Gestaltung der
XHTML-Seiten werden Graphiken aus unterschiedlichen Quellen eingebunden, woraus
Probleme mit den genutzten Dateiformaten, bspw. der Skalierung von Bildern, entstehen.
Diese Probleme sollen zum Anlass genommen werden, in einem kleinen Exkurs verschiedene
Dateiformate für Graphiken und ihre spezifischen Eigenschaften zu thematisieren.
Kryptologie ✦ Im Rahmen der Unterrichtsreihe »Kryptologie« wurden verschiedene
Typen von Verschlüsselungsverfahren anhand beispielhafter Verfahren, wie der Skytale,
der Caesar-Chiffre, dem Vignére- und dem RSA-Verfahren, erarbeitet. Die Schülerinnen
und Schüler kennen die notwendigen Begriffe und können die kryptologischen Verfahren
anhand eines konkreten Handlungskontextes beschreiben und bewerten. Diese Kenntnisse
werden für die Beurteilung der Sicherheitsprobleme bei der Kommunikation zwischen
RFID-Leser und Transponder benötigt.
49 Der vorgegebene Rahmen dieser Hausarbeit bedingt, dass die Struktur der Reihe sowie einzelne Unterrichteinheiten
nur kurz beschrieben werden können.
50 Die Unterrichtsreihen und -themen für den Einstieg in den Informatikunterricht der Sekundarstufen I
und II wurden an den Fachseminaren Informatik in Hamm und Arnsberg entwickelt. Der objektorientierte
Einstieg in den Informatikunterricht wird ausführlich in dem Artikel »Ada - dieser Zug hat Verspätung«
beschrieben.[BGH + 07]
20

Anwendungsebene
Methoden, Technik
Einstieg Projekt Kühlschrank
Konstruktion
Anwendungen Kühlschrank
erweiterte Anwendungen
Kühlschrank
Nutzungsmöglichkeiten
RFID
Einstieg XHTML
Vertiefung XHTML
Angriff RFID
Funktion RFID
Analyse
Angriff
vernetzte Systeme
Abschluss
Abbildung 4: Struktur der Unterrichtsreihe 9
5.2 Struktur der Unterrichtsreihe
Die Vernetzung der beiden Themenbereiche RFID-Technik und XHTML findet sich auch
in der Struktur der Unterrichtsreihe wieder, abgeschlossene Abschnitte zu den beiden
Themen wechseln sich ab. Die Blöcke sind derart gestaltet, dass sie in sich inhaltlich
vollständig sind und jeweils mit einer für die Schülerinnen und Schüler messbaren Erfolgsrückmeldung
beendet werden können. Die Verzahnung der beiden Themen muss so
gestaltet werden, dass die Lerninhalte und-ziele jeweils in die Zielvorgaben und den umschließenden
Kontext des Projektes eingebunden werden: »Die Schülerinnen und Schüler
lernen XHTML um die Seiten für den Kühlschrank zu gestalten. . . « oder »Die Möglichkeiten
der RFID-Technik werden erarbeitet, um daraus neue Anwendungen für den Kühlschrank
zu entwickeln.« Innerhalb der anwendungsorientierten Abschnitte werden zudem
Ideen und Anforderungen zwischen den Kursen ausgetauscht und Ergebnisse vorgestellt.
Dadurch werden die Schülerinnen und Schüler zusätzlich motiviert, sich mit ihren Ergebnissen
und dem gemeinsamen Projektziel zu identifizieren.
Im Folgenden werden die einzelnen Phasen der Unterrichtsreihe beschrieben, zu einzelnen,
zentralen Unterrichtseinheiten werden Ideen und Unterrichtsschritte detailliert erläutert.
Dabei werden besonders diejenigen Unterrichtseinheiten in den Vordergrund gestellt,
die sich mit dem Thema RFID befassen.
5.2.1 Einstieg in das Projekt RFID-Kühlschrank
In der ersten Stunde der Unterrichtsreihe sollen die Schülerinnen und Schüler für das
Projekt RFID-Kühlschrank und die RFID-Technik begeistert werden. Dazu wird ihnen
zunächst der Prototyp des Kühlschrank vorgestellt, der lediglich in einer HTML-Tabelle
21

den Inhalt des Kühlschranks auflistet und für die auditive Rückkopplung des Lesevorgangs
beim Lesen eines RFID-Transponders einen Warnton abspielt. Weiterhin wird die
Nutzung der RFID-Karten erläutert 51 : »Das Produkt mit der Chipkarte muss in den Bereich
des Lesers gehalten werden, dieser erfasst es dann automatisch und registriert es im
Kühlschrank.« Im Anschluss sollen die Schülerinnen und Schüler erste eigene praktische
Erfahrung mit der RFID-Technik sammeln, indem sie Produkte »einkaufen« und selbst
im Kühlschrank registrieren. Aus den Beobachtungen der Schülerinnen und Schüler mit
dem System werden die ersten zentralen Eigenschaften von RFID-Systemen erarbeitet:
Man kann den Lesevorgang nicht wahrnehmen (man sieht nichts), es muss im Gegensatz
zu den üblichen Strichcodes keine Sichtverbindung zwischen Leser und Etikett bestehen
und es ist nicht zu erkennen, ob sich im Produkt überhaupt ein Transponder befindet.
Nach der kurzen Einleitungsphase kann zur nächsten Unterrichtseinheit, dem Einstieg in
XHTML und der Gestaltung der XHTML-Seiten für die verschiedenen Produkte übergegangen
werden.
5.2.2 Einstieg in XHTML und
Gestaltung der XHTML-Seiten für die Produkte im Kühlschrank
Auf der Basis der Objektorientierung können die Schülerinnen und Schüler Texte in einem
Objektmodell modellieren, das dann durch einfache Umsetzungen in einen gültigen
XHTML-Quelltext übersetzt werden kann. Die Objekte werden in XHTML-Elemente,
gekennzeichnet durch XHTML-Tags 52 , und die zugehörigen Objekteigenschaften in die
Attribute der Tags übersetzt. Die Hat-Beziehung in einem Text wird in dem Quelltext
beschrieben, indem die untergeordneten Elemente zwischen das öffnende und das schließende
Tag des übergeordneten Elementes kodiert werden. Die objektorientierte Modellierung
wurde als Zugang gewählt, da sie für die Schülerinnen und Schüler ein erprobtes
und eingeübtes Werkzeug darstellt und Texte bereits im Rahmen des Unterrichtsabschnittes
»Textverarbeitung« objektorientiert modelliert worden sind. Damit können
dann das Erstellen eines Textes mit einer »WYSIWIG«-Textverarbeitung und einer Textauszeichnungssprache
in Beziehung gesetzt und weitere wichtige Unterscheidungsmerkmale
erarbeitet werden. Beim Einsatz der objektorientierten Modellierung muss jedoch
berücksichtigt und thematisiert werden, dass die Objekte rein statisch sind und, im Gegensatz
zu einer zentralen Eigenschaft von Objekten, keine Methoden ausführen können.
Die besonderen Eigenschaften einer Auszeichnungssprache bzw. der mit einer Auszeichnungsprache
modellierten Dokumente ist der zweite zentrale Aspekt dieser Unterrichtsphase.
Lernziele dieser Unterrichtseinheit sind die Funktionsweise von Auszeichnungssprachen
am Beispiel von XHTML, die grundlegende Syntax sowie erste Sprachelemente
von XHTML. Als Ergebnis dieser Phase sollen von den Schülerinnen und Schüler eigene
einfache XHTML-Seiten für die Produkte erstellt werden. Die Seiten können durch die
Integration von Bilder aufgelockert werden, die die Schülerinnen und Schüler von den
Produkten aufgenommen haben.
Die Schülerinnen und Schüler entwickeln einen eigenen Firmennamen und ein Logo,
51 Es muss davon ausgegangen werden, dass den Schülerinnen und Schülern die RFID-Technik weder
namentlich noch inhaltlich bekannt ist. Trotz der aktuellen, öffentlichen Diskussion (s. öffentliche Anhörung
im NRW-Landestag) und der Tatsache, dass diese Technik bereits im elektronischen Reisepass und
zahlreichen anderen Anwendungen eingesetzt wird, ist im Allgemeinen die Kenntnis dieser Technik in
informatikfernen Gruppen praktisch nicht vorhanden, siehe dazu auch Abschnitt 1.2 auf Seite 1)
52 Hier sind die XHTML-Tags als Auszeichnung von Textbereichen und die RFID-Tags zur Kennzeichnung
von Gegenständen zu unterscheiden. Diese Doppeldeutigkeit kann kurz thematisiert werden, um den
Charakter einer Auszeichnungssprache zu verdeutlichen.
22

damit werden ihre Identifikation mit dem Projekt RFID-Kühlschrank gefördert und die
Wahrnehmung des Kurses als eine Gruppe, in der ein gemeinsames Ziel verfolgt wird, verstärkt.
Im Anhang A.4 auf Seite 54 sind einige Schülerarbeiten dargestellt. Die XHTML-
Seiten für die Firmenpräsentation können dann von einigen Arbeitsgruppen im Rahmen
einer Binnendifferenzierung während der zweiten XHTML-Phase erstellt werden.
5.2.3 Nutzungsmöglichkeiten RFID-Technik
und anderer ID-Verfahren
In diesem Abschnitt werden die technischen Grundlagen und Nutzungsmöglichkeiten der
RFID-Technik, vereinfacht und dem Wissenstand der Jahrgangsstufe 9 angemessen, vermittelt.
Besonderes Augenmerk wird auf sicherheitsrelevante Eigenschaften gelegt. Eine
fundierte Analyse und Bewertung der RFID-Technik ist das Ziel dieses Unterrichtsabschnittes.
Zunächst werden in einer Unterrichtseinheit die Eigenschaften verschiedener
Auto-ID-Systeme verglichen, berücksichtigte Kriterien sind: Einsatzgebiet, Energieversorgung,
Verbindung Leser/Etikett, Lese- und Schreibvorgang, sowie Speicherort und -
menge der zugeordneten Daten. In der Tabelle 1 werden verschiedenen Ausprägungen
dieser Eigenschaften für Papier- und RFID-Systeme beispielhaft beschrieben, eine Auflistung
und Arbeiten der Schülerinnen und Schüler zu dieser Unterrichtseinheit finden
sich in Abschnitt A. Für die konkrete Umsetzung im Unterricht bietet sich ein Gruppenpuzzle
an:
1. Gruppenarbeitsphase: Jeweils 4 Schülerinnen und Schüler erarbeiten die Eigenschaften
eines der ID-Verfahren. Der Kriterienkatalog sollte vom Lehrer vorgegeben
werden, um diese Phase zielgerichtet zu gestalten.
2. Gruppenpuzzle: Die Experten stellen ihre Verfahren in der Gruppe vor, die Schülerinnen
und Schüler erarbeiten gemeinsam eine Präsentation der Unterschiede zwischen
den besprochenen Verfahren.
3. In einer abschließenden Sammelphase werden die Ergebnisse der Gruppen vorgestellt.
23

Kriterium
Beschreibung
Verfahren
Papiersystem
Beispiele
Einsatzgebiete
alter Reisepass, Schülerausweis
Energieversorgung keine notwendig
Verbindung
Leser/Etikett
Lesevorgang
Schreibvorgang
Speicherort und -
menge relevanter
Daten
Beispiele
Einsatzgebiete
Identifikation von Personen, Fahrzeugen
Sichtverbindung
Ist (in der Regel) nicht automatisiert, nur nach Freigabe des
Besitzers.
nicht automatisiert, nur nach Freigabe des Besitzers
wichtige Daten im Dokument, weitere Daten in zentralen Systemen
RFID-System
elektronischer Reisepass,
Eintrittskarten der Fußball-WM 2006,
Zugangskontrollsysteme
»sichere Identifizierung« in hohen Preissegmenten
hohe Sicherheitsstandards
Energieversorgung bei passiven Transpondern über das elektrische Feld des Lesegerätes,
sonst über eigene, langlebige Batterie
Verbindung
Leser/Etikett
Lesevorgang
Schreibvorgang
Speicherort und -
menge relevanter
Daten
Funkverbindung über eine Entfernung von wenigen Zentimetern
bis hinzu hundert Metern
unbemerkt und unsichtbar für den Besitzer
siehe Lesevorgang
Speichermenge beliebig, meist sind weitere Daten in einem
oder mehreren zentralen Systemen gespeichert.
Tabelle 1: Vergleich RFID mit anderen Verfahren
24

5.2.4 XHTML-Vertiefung,
Entwurf und Implementierung erweiterter Anwendungsszenarien
für den RFID-Kühlschrank
Vertiefung der XHTML-Kenntnisse ✦ In diesem Kursabschnitt werden im Rahmen
der Umsetzung neuer Kühlschrankfunktionen die Kenntnisse von XHTML vertieft. Dazu
gehören Tabellen, Verweise und besonders die Gestaltung von Layouts mit Hilfe von
CSS. Die Stylesheets ermöglichen eine strikte Trennung von Textauszeichnung in der
XHTML-Datei und der Definition konkreter Layouts in der CSS-Datei und verdeutlichen
nochmals die Zielsetzung einer Auszeichnungssprache. Motiviert wird die Einführung
von CSS für die Schülerinnen und Schüler durch die Notwendigkeit, dass ihre XHTML-
Dateien nicht nur auf einem »normalen« PC, sondern auch auf einem Handy mit einer
deutlich geringeren Bildschirmgröße angezeigt werden sollen. Denn der Kühlschrank soll
auch über ein Mobiltelefon bedient werden können. Durch die Anwendung von CSS kann
das XHTML-Dokument nahezu unverändert bleiben, es müssen lediglich zwei separate
CSS-Dateien erzeugt werden.
Anwendungsszenarien entwerfen und implementieren ✦ Aufgrund des erarbeiteten
Wissens über die Einsatzmöglichkeiten der RFID-Technik können die Schülerinnen und
Schüler weitere Anwendungsszenarien entwickeln. Im Folgenden werden einige Beispiel
aus dem Unterricht aufgeführt: 53
• »Kühlschrank, der einem sagt, was man einkaufen muss . . . «
• »Rezepte«
• »Was befindet sich im Kühlschrank?«
• »Kühlschrank bestellt automatisch Lebensmittel nach.«
• »Fernsehen gucken«
• »Ernährungsplaner, Diätplaner, Musik spielen«
Einige der Vorschläge werden dann nach sorgfältiger Abwägung der Realisierbarkeit im
Unterricht dem Kurs zur Implementierung übergeben. Die dadurch notwendigen Anforderungen
an die Datenbankimplementierung werden an den Kurs der Sekundarstufe II
weitergegeben. 54
5.2.5 Angriffsmöglichkeiten auf die RFID-Technik
Bei der Erarbeitung der grundlegenden Angriffsmöglichkeiten auf die RFID-Technik genügen
den Schülerinnen und Schülern die Kenntnisse über RFID der letzten Unterrichtseinheiten,
dass die Daten zwischen Transponder und Lesegerät über Funk übertragen werden.
Zur Wiederholung kann eine Folie mit einer schematischen Darstellung der Kommunikation
zwischen Leser und Transponder, analog zur Abbildung 2, präsentiert werden.
Die Erarbeitung der Angriffsmöglichkeiten wird dann in dieses Szenario eingebunden:
53 Weitere Ergebnisse und Plakate als Ergebnis einer Gruppenarbeit sind im Anhang unter A.4 auf Seite 54
zu finden.
54 Wird die Unterrichtsreihe nur in einem der beiden Kurse gehalten oder ist die Synchronisierung nicht
möglich, muss die Implementierung der Datenbank durch den Lehrer vorbereitet werden.
25

Der Vater Deines Freundes ist der Geschäftsleiter eines großen Supermarktes. Er
erzählt Dir stolz, dass das Geschäft mit einem neuen, top modernen Antidiebstahlsystem
ausgestattet worden sei – irgendetwas mit RFID – und Ladendiebstahl nun
unmöglich sei. . .
Da Du Dich bereits gut mit RFID-Technik auskennst, wettest Du mit ihm, dass
Du mehrere Möglichkeiten finden wirst, eine Tüte Milch aus dem Supermarkt zu
schmuggeln!
Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten die Angriffspunkte Transponder, Funkstrecke
und Lesegerät sowie die jeweiligen Angriffsmöglichkeiten, z.B. das Zerstören des Transponders.
Die verschiedenen Schwachpunkte der RFID-Technik, die hier ermittelt werden
sollen, sind in Abschnitt 2.4 ausführlich dargestellt. Die Erarbeitung kann sowohl in Gruppen
als auch in einem Unterrichtsgespräch organisiert werden. Das Gespräch bietet den
Vorteil, dass die Ideen schneller in der gesamte Lerngruppe kommuniziert werden und so
eher zu weiteren, darauf aufbauenden Ansätzen führen.
5.2.6 Schutzmöglichkeiten für die RFID-Technik
Nachdem in der vorangegangenen Unterrichtseinheit die RFID-Technik aus der Sicht des
Angreifers betrachtet wurden, sollen von den Schülerinnen und Schülern nun Ansätze erarbeitet
werden, um RFID-Technik vor den oben dargestellten Angriffen zu schützen. Die
Schülerinnen und Schüler erkennen, dass einige Angriffe, wie das Zerstören des Transponders,
nicht durch rein technische Ansätze verhindert werden können, während die
Kommunikation zwischen Leser und Transponder durch Kryptographie geschützt werden
kann.
5.2.7 Risiken vernetzter Systeme und automatischer Datenerfassung
Die Gefahren, die durch vernetzte Systeme und eine breite Datenerfassung entstehen,
werden von den Schülerinnen und Schülern im Planspiel »Datenschutz«[HP87] erarbeitet,
welches bereits vielfach beschrieben und genutzt worden ist und in mehreren Versionen
im Internet zu finden ist.
5.2.8 Abschluss der Unterrichtsreihe
Zum Abschluss der Unterrichtreihe werden die Erfahrungen aus dem Projekt »Kühlschrank«
mit den Erkenntnissen aus dem Bereich Datenschutz der letzten Unterrichtseinheiten
zusammengeführt. Zentral ist dabei die Frage, ob der Kühlschrank ebenfalls zur
Überwachung von Personen genutzt werden kann oder welche Änderungen und Erweiterungen
noch vorgenommen werden müssten, um dies zu erreichen. Im Anschluss wird
der elektronische Reispass als Bindeglied zur Lebenwelt der Schülerinnen und Schüler,
thematisiert. Wie in der Sekundarstufe II dienen als Unterrichtmaterial die Argumentationen
aus der Anhörung zum neuen Passgesetz (s. Abschnitt 6.6). Für die Umsetzung im
Unterricht übernehmen Gruppen die Rollen der verschiedenen Beteiligten der Anhörung
und arbeiten sich zunächst anhand der gekürzten Texte in deren Argumentation ein. Die
zentralen Argumente werden dann jeweils auf Plakaten festgehalten, um sie den Mitschülerinnen
und -schülern zu präsentieren. In der folgenden Diskussionsphase treten nun die
einzelnen Parteien gegeneinander an und verteidigen ihre Positionen. Nach der Diskussion
können die Schülerinnen und Schüler losgelöst von ihren eingenommenen Rollen die
26

Anwendungsebene
Methoden, Technik
Einstieg Projekt RFID−Kühlschrank
Konstruktion
Datenbank Kühlschrank
Kurs Se k. I
erweiterte Anwendungen
Kühlschrank
Nutzungsmöglichkeiten
RFID
Datenbanken
Vertiefung Datenbanken
Angriff RFID
Funktion RFID
Analyse
Angriff
vernetzte Systeme
Abschluss
Abbildung 5: Struktur der Unterrichtsreihe 11
Diskussion im Unterricht weiterführen und den eigenen Standpunkt zum Thema RFID
und elektronische Ausweisdokumente finden, womit das zentrale Lernziel dieser Unterrichtsreihe,
die Anbahnung einer fundierten und reflektierten Meinung zur RFID-Technik,
erreicht wird und diese ihren Abschluss findet.
6 Unterrichtsreihe RFID und Datenbanken
in der Sekundarstufe II
6.1 Einstieg in die Unterrichtsreihe: RFID-Kühlschrank
Die Schülerinnen und Schüler lernen die grundlegende Funktionsweise des Kühlschrank-
Prototypen kennen, indem sie verschiedene Produkte im Kühlschrank registrieren bzw. aus
ihm entnehmen. In dieser Unterrichtseinheit wird ebenfalls die vorgegebene Systemarchitektur
aus Kühlschrank, Datenbank, RFID-Lesegerät und der Aufbau der Testprodukte
mit den RFID-Karten vermittelt. Die Schülerinnen und Schüler modellieren ein
Objekt- und Klassenmodell zum Anwendungsszenario »Hat Hugo noch Milch im Kühlschrank?«
55 Als grundlegendes Lernziel – neben der Übertragung der Daten durch Funk –
erarbeiten die Schülerinnen und Schüler einen wesentlichen Unterschied zwischen Strichcodes
und RFID-Etiketten auf den Produkten: Die Strichcodes identifizieren lediglich
eine Produktklasse, während die ID des RFID-Etiketts ein einzelnes Produkt eindeutig
beschreiben kann.
55 Fotos des RFID-Kühlschranks finden sich in Abschnitt A.1.
27

6.2 Grundlagen von Datenbanken und Datenmodellierung
Nach der Einführung in das Thema »RFID-Kühlschrank« werden in einem zusammenhängenden
Block die Grundlagen von Datenbanken und Datenmodellierung vermittelt.
Im Rahmen dieser Arbeit kann der Aufbau der Unterrichteinheiten zum Thema Datenbanken
nicht detailliert beschrieben werden, sondern wird hier nur kurz skizziert: 56
1. Das Entity-Relationship-Modell
Die Schülerinnen und Schüler lernen die Notation und Bedeutung des ER-Modells
kennen und entwickeln damit aus einem Klassenmodell das zugehörige Datenmodell.
Die Schülerinnen und Schüler erkennen, dass im ER-Modell im Gegensatz zur
objektorientierten Modellierung keine Aktionen der Objekte bzw. Entitäten modelliert
werden können.
2. Das Relationale Datenbankmodell
Die Implementierung eines Datenmodells auf der Basis von Relationen und die
Umsetzung von Abfragen in Form von Operationen auf Relationen wird von den
Schülerinnen und Schülern erarbeitet.
3. Implementierung des Datenmodells mit SQL
Die Schülerinnen und Schüler implementieren das Datenmodell mit Hilfe von SQL.
4. Datenänderungen und Abfragen
Mit Hilfe von SQL nehmen die Schülerinnen und Schüler Modifikationen an den
Daten vor und formulieren Datenbankabfragen. Sie setzen die Operationen auf Relationen
in konkrete SQL-Konstrukte um.
5. Normalisierung von Datenmodellen
Als weitere wichtige Grundlage der Datenmodellierung wird die Normalisierung
von Datenmodellen in die Normalformen nach Codd[Cod83] vermittelt.
Während das Kühlschrankprojekt den grundlegenden Anwendungshintergrund bildet, müssen
die von den Schülerinnen und Schülern erworbenen Methoden- und Begriffskompetenzen
jeweils auch auf andere Anwendungsgebiete, z.B. im Rahmen von Hausaufgaben,
übertragen und gesichert werden. 57
6.3 Vertiefung der Kenntnisse über die RFID-Technik
6.3.1 Technische Eigenschaften von RFID-Systemen
Im Gegensatz zur Sekundarstufe I, wo nur sehr vereinfachte Kenntnisse über die Technik
von RFID vermittelt werden, sollen hier die in Tabelle 2 beschriebenen Eigenschaften von
den Schülerinnen und Schülern erarbeitet werden. Sie werden benötigt, um auf einer technisch
durchaus anspruchsvollen Ebene die Möglichkeiten und Risiken der RFID-Technik
zu beurteilen.
56 Einige wertvolle Unterlagen und Materialien zu Datenbanken im Informatikunterricht finden sich in
[BL01] und [Pen07]
57 In der Klausur wurde der Anwendungshintergrund »Autovermietung« genutzt, siehe dazu Abschnitt
B.2.
28

Systemarchitektur
Bauformen
aktive/passive Transponder,
Frequenzen und Reichweiten
Datenverarbeitung / Speichermöglichkeiten
Sicherheitseigenschaften
Der RFID-Leser kommuniziert mit einem
Transponder über Funk, dazu wird ein genau
festgelegtes Protokoll genutzt. Der Leser ist
im Allgemeinen mit weiteren Informatiksystemen
vernetzt 58 , liest und speichert erfasste
Daten in Datenbanken. 59
Die Transponder können für den Nutzer unsichtbar
in Produkte eingebaut werden. Den
Anforderungen der Einsatzgebiete entsprechend,
existieren z.B. flexible dünne Transponder,
die in Klebeetiketten integriert werden
können, oder auch Transponder in Glaskapseln,
die Tieren injiziert werden.
Abhängig von den verwendeten Frequenzen
und der eingesetzten passiven oder aktiven
Technik 60 können unterschiedliche Reichweiten
erreicht werden.
Die Speichermöglichkeiten auf dem Chip
reichen vom Read-only-Speicher, der lediglich
61 eine (eindeutige) ID enthält, bis hin zu
mehreren Kilobytes beschreibbarem Speicher.
Einige RFID-Systeme verfügen bereits über
eine verschlüsselte Kommunikation oder
einen Zugriffsschutz für die im Transponder
gespeicherten Daten.
Tabelle 2: Technische Eigenschaften von RFID
6.3.2 Vergleich mit anderen Auto-ID-Verfahren
In diesem Unterrichtsblock wird die Differenzierung der RFID-Technik zu anderen Auto-
ID-Verfahren erarbeitet, die in der Tabelle 1 beschrieben ist. In der Sekundarstufe II kann
jedoch im Gegensatz zur Sekundarstufe I mehr auf technische Details eingegangen werden,
da diese in den vorangegangenen Unterrichtseinheiten vermittelt worden sind.
58 Siehe auch Abbildung 1.
59 In einer kurzen Sequenz wurden vor dieser Unterrichtsreihe Protokolle und Client/Server-
Architekturen angesprochen.
60 Kenntnisse über Dipole, elektrische Felder usw. werden erst in der Jahrgangsstufe 12 im Fach Physik
vermittelt, so dass hierauf nicht zurückgegriffen werden kann. Hier genügt die Differenzierung zwischen
aktiver und passiver Übertragung, sowie Beschreibung der grundlegenden Eigenschaft, dass Daten und
Energie (bei passiven Transpondern) kontaktlos per Funk übertragen werden.
61 Dieses stellt bereits einen großen qualitativen Unterschied zu den Strichcode-Systemen dar.
29

6.4 Erweiterung der Kühlschrankanwendung
Aus der Kenntnis über die Möglichkeiten der RFID-Technik entwickeln die Schülerinnen
und Schüler in diesen praktischen Unterrichseinheiten weitere Anwendungsszenarien.
Zusätzlich werden die Ideen des Kurses aus der Sekundarstufe I vorgestellt und
diskutiert. Aus den verschieden Vorschlägen werden einige für die Arbeit in Gruppen
zur Realisierung ausgewählt. Die Schülerinnen und Schüler führen dann jeweils die Datenmodellierung
und die Implementierung durch, dabei vertiefen und erweitern sie die
Fähigkeiten aus dem Bereich Datenbanken. Ab diesem Zeitpunkt werden auch die bereits
vorhandenen Ergebnisse der beiden Kurse in das gemeinsame Kühlschrank-System integriert
62 , so dass die Gruppen voneinander profitieren, das gemeinsame Ziel der Arbeit
stetig wächst und den Schülerinnen und Schülern durch das Ausprobieren des (erweiterten)
RFID-Kühlschranks eine Rückmeldung über die bisherigen Leistungen gegeben
wird.
6.5 Sicherheitsaspekte der RFID-Technik und ihrer Vernetzung mit
anderen Informatiksystemen
6.5.1 Sicherheitsrelevante Eigenschaften der RFID-Technik
Neben den bereits erworbenen technischen Kenntnissen können verschiedene Textausschnitte
für die Vertiefung genutzt werden. Eine besonders fundierte und ausführliche
Besprechung, die sich für Gruppenarbeiten gut in verschiedene Abschnitte aufteilen lässt,
bietet die Studie des Bundesamtes für Sicherheit in der Informationstechnik »Risiken und
Chancen des Einsatzes von RFID-Systemen«[ric04].
Angriffsmöglichkeiten ✦ Aufgrund ihres bereits erworbenen Wissens können die Schülerinnen
und Schüler verschiedene Angriffsszenarien entwickeln, dabei werden hier nur
Leser, Transponder und Kommunikation zwischen Leser und Transponder betrachtet. Die
verschiedenen Ansätze sind in der Abbildung 2 dargestellt.
Sicherheitsanforderungen RFID-Technik ✦ Die gewonnenen Erkenntnisse sollen nun
von den Schülerinnen und Schülern konstruktiv in Sicherheitsanforderungen und Nutzungsanweisungen
und -beschränkungen umgesetzt werden. Ist im vorangegangenen Informatikunterricht
Kryptologie noch nicht thematisiert worden, muss die Funktionsweise
der Public-Key-Verfahren kurz angesprochen werden, damit ihr Einsatz für RFID-Technik
bewertet werden kann.
6.5.2 Vernetzte Systeme
An dieser Stelle fügen sich nun die beiden Unterrichtsblöcke zu den Themen »Datenbanken«
und »RFID« wieder zusammen, indem die Möglichkeiten und Risiken von Systemen
betrachtet werden, in denen RFID-Technik mit anderen Informatiksystemen vernetzt ist.
Ausgangspunkt bildet das »Planspiel Datenschutz«[HP87]. Im Anschluss wird der RFID-
Kühlschrank erneut in den Mittelpunkt der Betrachtungen gestellt und folgende Fragen
erörtert:
62 Die Datenbankänderungen überträgt die Lehrperson in die zentrale Datenbank. Die SQL-Skripte werden
ebenfalls vom Lehrer in die CGI-Programme integriert und die Dateinamen und -struktur des HTTP-
Server entsprechend angepasst.
30

• Mit welchem Aufwand lässt sich das System »Kühlschrank« in ein »Überwachungssystem«
umwandeln.
• Lässt sich der Kühlschrank schon zur Überwachung und Datensammlung nutzen?
• Wie groß ist der technische Aufwand für das Erstellen eines Zugangssystems?
• Wie sind die technischen Hürden für den Missbrauch seitens der Systembetreiber
oder übergeordneter Strukturen zu bewerten?
• Mit welchem Wissen und welchen Kosten können die Systeme von Dritten erfolgreich
angegriffen werden?
Die Schülerinnen und Schüler können nun den technischen Aufwand grob abschätzen,
welcher sowohl zum Betrieb als auch für einen Angriff auf ein RFID-System notwendig
ist. Sie erkennen – auch im Zusammenhang mit dem Planspiel Datenschutz – wie schnell
ein System, welches nur Daten im Rahmen der Kühlschranknutzung erfasst, durch entsprechende
Auswertungen oder die Verknüpfung mit anderen Daten, Datenschutzprobleme
aufwerfen kann.
6.6 Die öffentliche Diskussion am Beispiel des elektronischen Reisepasses
Nach der Erarbeitung der Probleme von vernetzten Systemen wird zum Abschluss der
Unterrichtsreihe die öffentliche Diskussion um den elektronischen Reisepass thematisiert.
Ausgangspunkt bilden die öffentlichen Anhörungen im Bundestag zum Thema »Elektronischer
Reisepass« bzw. »RFID« im NRW-Landtag im April/Mai dieses Jahres. Die Aufstellung
einiger herausgegriffener Argumente zeigt die verschiedenen Blickwinkel auf die
RFID-Technik und die unterschiedlichen Interessen, die von den Vortragenden verfolgt
werden. Während der Schwerpunkt bei der Anhörung im NRW-Landtag eher auf technischen
Belangen und dem industriellen Einsatz der Technik lag, werden in der Anhörung
im Bundestag im wesentlichen Datenschutz- und Sicherheitsprobleme angesprochen. Da
die Schülerinnen und Schüler in naher Zukunft von elektronischen Ausweisdokumenten
betroffen sein werden, müssen die in der Bundestags-Anhörung aufgeworfenen Fragestellungen
im Unterricht behandelt werden. Um die verschiedenen Interessen transparent und
lebendig zu gestalten, bietet sich ein Rollenspiel an, in dem Arbeitsgruppen jeweils eine
der Positionen in einer Diskussion vertreten. Zur Vorbereitung der Diskussion können die
Schülerinnen und Schüler ein kurzes Referat zu »ihrer« Position halten und ein Thesenpapier
vorbereiten. Als Ausgangsmaterial dienen die Stellungnahmen der verschiedenen
Interessengruppen, die durch Internetrecherchen der Gruppen vervollständigt werden.
Argumente zum Thema RFID (Anhörung im NRW-Landtag im April 2007)
• »... und schützt so Patienten vor falschen Medikamenten. Durch Falschmedikation
sterben in Deutschland immer noch mehr Menschen als im Straßenverkehr.«[ten07]
• »RFID ist auch eine Chance für den deutschen (Arbeits-)Markt:«[ten07]
• »In der öffentlichen Diskussion werden aber fast ausschließlich datenschutzrechtliche
Belange der passiven Partei 63 betrachtet, ...«
63 Der Betreiber des RFID-Systems stellt die aktive Partei, der Träger des Transponders die passive Partei
dar. Durch einen Angriff auf ein RFID-System kann die Infrastruktur, z.B. eines automatischen Warenlagers,
empfindlich gestört werden.
31

• »Schnellere Kassenabwicklung« und »Möglichkeit eines beleglosen Umtauschs bzw.
einer beleglosen Garantieabwicklung«[Pre07]
• Die Datenschutzbeauftragten des Bundes und der Länder [Bun07a] 64 :
1. »Nicht nur die eingesetzten RFID-Tags selbst, sondern auch die Kommunikationsvorgänge,
die durch die Chips ausgelöst werden, müssen für die Betroffenen
leicht zu erkennen sein. Eine heimliche Anwendung darf es nicht
geben.«
2. »Es muss vor allem im Handels- und Dienstleistungssektor die Möglichkeit
bestehen, RFID-Tags dauerhaft zu deaktivieren, [...]«
• »Weiterhin ist der Preis von RFID-Etiketten noch so hoch, dass es nicht wirtschaftlich
ist, die Masse der Handelsartikel im Supermarkt mit RFID-Etiketten zu versehen.
Auch Neuentwicklungen [. . . ] werden dieses Defizit in den nächsten Jahren
kaum beseitigen können.«[Han07]
Weitere Stellungnahmen, die für den Unterricht eingesetzt werden können, finden sich im
Literaturverzeichnis.
Argumente zum Thema »elektronischer Reisepass« (Öffentliche Anhörung von Sachverständigen
am 23. April 2007 im Bundestag zum Thema "Passgesetz")
• »[. . . ], dass ein Mitlesen der Kommunikation nur bis zu einer Entfernung von 2,7
Metern möglich ist.«[Bus07]
• »Bei bekannter MRZ 65 einer VIP-Person (z.B. Szenario ”Kennedy-Mord”) kann
eine Bombe genau dann gezündet werden, sobald der zur bekannten MRZ passende
ePass in der Nähe detektiert wird.«[Bus07]
• »Die Praxis, den Schlüssel aus der MRZ zu generieren, widerspricht sämtlichen
Standards der Informationssicherheit.«[DN 07]
• »Ein Reisepass ist nun einmal zum Reisen in andere Länder vorgesehen – wenn er
nur innerhalb Deutschlands ›sicher‹ ist, reicht das naturgemäß nicht aus.«[DN 07]
• »Wo qualitativ hochwertige Daten erfasst werden, wecken sie das Interesse der Sicherheitsbehörden
an der Zweckentfremdung gespeicherter Daten, und dieses wird
regelmäßig auch vom Gesetzgeber befriedigt.«[Hil07]
• »Diebstahl von Körperteilen (Safety-Problem der Biometrie)«[Pfi07]
Nach der Besprechnung der verschiedenen Argumente wird von den Schülerinnen und
Schülern zur abschließenden Reflektion der Unterrichtsreihe ein Thesenpapier erstellt.
Dieses soll die Argumente für und gegen die RFID-Technik sowie die aus Schülersicht zu
beachtenden Nutzungseinschränkungen der RFID-Nutzung enthalten.
7 Bewertung und Ausblick
In der Reflektion sind die Unterrichtsreihen zu allererst mit Blick auf das zentrale Lernziel
»Kritische und fundierte Auseinandersetzung mit der RFID-Technik« zu bewerten. Unter
diesem Gesichtspunkt sind folgende Ergebnisse besonders hervorzuheben:
64 vgl. [Sok07] und [BGS + 06]
65 MRZ: Machine Readable Zone, Bereich auf dem Pass der optisch eingelesen wird und persönliche
Daten des Passinhabers sowie eine Seriennummer enthält.
32

RFID als faszinierende Technik ✦ Obwohl viele Schülerinnen und Schüler durch den
elektronischen Reisepass schon unmittelbar von der RFID-Technik betroffen sind, waren
der Begriff RFID und die Funktionsweise dieser Technik den meisten unbekannt 66 , was
sich durch die Unterrichtsreihen erfolgreich geändert hat. Die Schülerinnen und Schüler
haben RFID-Technik als eine faszinierende Technik kennengelernt, durch die sich aktuell
viele neue Anwendungsmöglichkeiten erschließen. Gerade die praktischen Erfahrungen
und die Möglichkeit, ein RFID-System in der Realität anschauen und anfassen zu können,
haben zur Begeisterung der Schülerinnen und Schüler für das Thema beigetragen.
Besonders förderlich war die individuelle persönliche Erfahrung, dass die Etiketten nicht
sichtbar sind und der Lesevorgang nicht zu erkennen ist, Ausspruch eines Schülers zu den
Testprodukten: »Ist da jetzt ein Transponder drin?«
Fundierte Bewertung der RFID-Technik ✦ Die technischen Eigenschaften der RFID-
Technik, die diese von anderen ID-Verfahren abgrenzt, konnten auf der Basis der oben
beschriebenen praktischen Erfahrungen zügig erarbeitet und für die anschließende Bewertung
der Technik genutzt werden. Hier konnte beobachtet werden, dass die Schülerinnen
und Schüler zu durchaus differenzierten und begründeten Bewertungen kamen, die
weder zu einer pauschalen Ablehnung dieser Technik noch einer uneingeschränkten und
unreflektierten Zustimmung führten.
Ein selbst erstelltes RFID-System ✦ Die Schülerinnen und Schüler haben mit ihren
eigenen Mitteln ein RFID-System konstruiert und praktisch feststellen können, wie prinzipiell
einfach auf der einen Seite ein solches System erstellt werden kann und auf der anderen
Seite, welche technischen Probleme, z.B. die Reichweite des Lesegerätes oder das
Zusammenspiel der verschiedenen Systemkomponenten, berücksichtigt werden mussten.
Die zunächst gar nicht intendierte Nutzung des Kühlschranks als ein Überwachungssystem,
mit dem sich z.B. einfach herausfinden lassen konnte, wann wer morgens gefrühstückt
hat, konnte die Wahrnehmung der Schülerinnen und Schüler für öffentliche Diskussionen
über Systeme, die zunächst Daten auch »nur« erfassen sollen, geschärft werden.
Aktuelle Diskussionen um elektronische Ausweise ✦ Insbesondere in der Sekundarstufe
II konnte mit der Besprechung der öffentlichen Anhörungen im Landtag und im
Bundestag ein lebendiger Bezug zur Lebenswelt der Schülerinnen und Schüler geschaffen
werden. Sie haben sich als von einer technischen Veränderung Betroffene erfahren, die
weitreichende Konsequenzen für das öffentliche Leben haben könnte. In diesem Zusammenhang
muss besonders hervorgehoben werden, dass einige kommerzielle und staatliche
Anwendungen 67 der RFID-Technik, wie das – tatsächlich stattfindende – Implantieren von
Transpondern in Menschen oder die flächendeckende Ausstattung von Autonummernschildern
mit RFID-Technik 68 , so gestaltet sind, dass es keiner weiteren Impulse durch
den Lehrer bedarf, um eine kritische Einstellung der Schülerinnen und Schüler zu erwirken.
Im Rahmen der Reflektion interessant sind ebenfalls die Fragen, wie sich die Einbettung
des Themas RFID in andere Unterrichtsthemen sowie die Zusammenarbeit zwischen den
beiden Kursen ausgewirkt haben.
Aufgrund einiger externer organisatorischer Bedingungen gestaltete sich die Zusammenarbeit
der beiden Kurse teilweise schleppend und war mit einem hohen Aufwand verbun-
66 Dieses gilt ebenso für andere, weite Teile der Bevölkerung!
67 Teilweise lassen sich die Grenzen zwischen einer nicht mehr aktuellen Fiktion und der Realität nur
schwer finden.
68 s. Abschnitt 1.2
33

den. Hier hat sich bewährt, dass bei der Konzeption von Beginn an berücksichtigt worden
ist, die Unabhängigkeit der beiden Unterrichtseinheiten zu gewährleisten. Aus diesem
Grund könnten zukünftig die Reihen auch ohne die Beteiligung von zwei verschiedenen
Lerngruppen gehalten werden, wenn die Arbeiten des fehlenden Kurses durch den Lehrer
mit einem entsprechend einfachen Detailgrad übernommen bzw. vorbereitet werden.
Positiv ist die Verbindung von RFID mit den anderen Themen zu sehen, denn sie bietet
den Schülerinnen und Schülern im Gegensatz zu einer eher theoretischen Behandlung des
Themas die Möglichkeit, praktische Erfahrungen zu sammeln. Mit besonderer Sorgfalt
mussten die Blöcke zu den verschiedenen Themen und die Übergänge gestaltet werden,
hier waren für die Schülerinnen und Schüler die Kenntnisse über den Aufbau der gesamten
Reihe hilfreich. Die Wechsel zwischen den Themen bereiteten indes keine Schwierigkeiten,
durch knappe Wiederholungen konnte der Anschluss an die vorangehende Lerneinheit
geschaffen werden. In diesem Zusammenhang ist auch zu bemerken, dass sich
die Unterrichtsreihen insgesamt über einen langen Zeitraum erstreckten, da jeweils zwei
Themen, RFID und XHTML bzw. Datenbanken, behandelt worden sind.
Nachdem in dieser Arbeit der Schwerpunkt darin lag, das Thema didaktisch aufzubereiten,
das Grundgerüst eines im Unterricht einsetzbaren RFID-Systems zu entwickeln und
eine Form zu finden, wie es in den Informatikunterricht aufgenommen werden kann, sind
folgende, weiterführenden Fragestellung interessant, die im Rahmen dieser Arbeit nicht
beantwortet werden konnten:
• Kann das technische Grundgerüst weiter verbessert werden, so dass die Systeme
einfacher installiert und an vielen Schulen mit geringem Aufwand nutzbar sind?
Dieses würde u.U. auch eine Portierung auf Windows-Systeme einschließen.
• Die Integration der RFID-Leser-Anbindung in die bestehenden Stifte und Mäuse-
Bibliotheken könnte ebenfalls mit Ziel der möglichst großen Verbreitung der RFID-
Systeme im Informatikunterricht verfolgt werden.
• Der Einsatz eines Strichcode-Scanners, der im Versandhandel für ca. 50 e erhältlich
ist, an Stelle des über 100 e teuren RFID-Lesers sollte sehr kritisch überdacht
werden. Auf der eine Seite sind, neben den geringeren Kosten, die Installation und
der Betrieb etwas einfacher, auf der anderen Seite sind die zentralen Eigenschaften,
das unsichtbare Auslesen und Schreiben von Daten, nicht möglich. Diese Aspekte
müssten zusammen mit vielen anderen abgewägt und bewertet werden.
• Wird der Fokus zum Ende der Reihe auf den elektronischen Reisepass gelenkt, wäre
es sehr interessant, auch diese Daten auszulesen. Die eindeutige Zuordnung eines
Passes zu einem Besitzer über die bekannte MRZ sollte im Rahmen des Möglichen
liegen, zumal für den OpenPCD-Leser im Rahmen des OpenMRTD-Projektes 69 bereits
Softwareteile für diese Anwendung entwickelt worden sind.
Abschließend kann ich aufgrund der Erfahrungen aus den beiden Unterrichtsreihen, aber
auch nach Gesprächen mit verschiedenen Personen über RFID zusammenfassen, dass das
Thema RFID verstärkt in den Informatikunterricht aufgenommen werden sollte. Denn die
RFID-Technik und die mit ihr stark zunehmende Erfassung persönlicher Daten wird den
Lebensalltag verändern. Um sich diesen Veränderungen zu stellen und mit ihnen verantwortungsvoll
umgehen zu können, muss dieses Thema im Informatikunterricht behandelt
werden. Nur dort finden sich die verschiedenen Aspekte, wie die technischen Eigenschaften
der RFID-Technik, die Vernetzung mit anderen Informatiksystemen, die Problemen
des Datenschutzes und der Datensicherheit zu einem Gesamtbild zusammen.
69 MRTD: Machine Readable Travel Document
34

Literatur
[72.07] 72. KONFERENZ DER DATENSCHUTZBEAUFTRAGTEN DES BUNDES
UND DER LÄNDER: Verbindliche Regelungen für den Einsatz von
RFID-Technologien. Entschließung der 72. Konferenz der Datenschutzbeauftragten
des Bundes und der Länder vom 26. bis 27. Oktober 2006 in
Naumburg. http://www.bfdi.bund.de/cln_029/nn_530436/
DE/Oeffentlichkeitsarbeit/Entschliessungssammlung/
DSBund-Laender/72DSK-RFID,templateId=raw,property=
publicationFile.pdf/72DSK-RFID.pdf. Version: 27. Oktober
2007
[AG07] AG, METRO: METRO Future Store. http://www.future-store.org, 2007
[BA04] BARTELS, Oliver ; AHLERS, Ernst: Gegenspionage. In: c’t 9 (2004), 132.
http://www.heise.de/ct/04/09/132/default.shtml
[BDF + 06] BIZER, Johann ; DINGEL, Kai ; FABIAN, Benjamin ; GÜNTHER, Oliver ;
HANSEN, Markus ; KLAFFT, Michael ; MÖLLER, Jan ; SPIEKERMANN, Sarah
; BIZER, Johann (Hrsg.) ; SPIEKERMANN, Sarah (Hrsg.) ; GÜNTHER,
Oliver (Hrsg.) ; BIZER, Johann (Hrsg.): TAUCIS - Technikfolgenabschätzung:
Ubiquitäres Computing und Informationelle Selbstbestimmung Studie
im Auftrag des Bundesministeriums für Bildung und Forschung. Bundesministeriums
für Bildung und Forschung, Unabhängiges Landeszentrum für
Datenschutz Schleswig-Holstein (ULD), Institut für Wirtschaftsinformatik
der Humboldt-Universität zu Berlin (HU), 2006 http://www.taucis.
hu-berlin.de/_download/TAUCIS_Studie.pdf
[Ber]
[BGH + ]
Bermuda startet RFID-gestütztes Verkehrsüberwachungssystem. In: c’t
BUNGARD, Dirk ; GILLERT, Frank ; HÜTTL, Manuel ; LANDVOGT, Johannes
; NIEDERMEIER, Robert ; SPRINGOB, Katrin ; VOERSTE, Antonia ; VOGELL,
Klaus: Leitfaden: RFID und Datenschutz. http://www.eicar.org/
press/infomaterial/RFID_LEITFADEN_fnl.pdf. – Der Leitfaden
wurde innerhalb der EICAR-Arbeitsgruppe RFID in Zusammenarbeit mit
dem Bundesbeauftragten für den Datenschutz und die Informationsfreiheit
(BfD), dem Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) sowie
GS1 erstellt.
[BGH + 07] BOETTCHER, Daniel ; GRABOWSKI, Astrid ; HUMBERT, Ludger ; POTH,
Oliver ; PUMPLÜN, Cornelia: Ada - dieser Zug hat Verspätung. In: INFOS
2007, 2007
[BGS + 06] BUNGARD, Dirk ; GLAGE, Michael ; SCHULZ, Gabriel ; TÖNJES, Axel
; RÜDIGER WEHRMANN ; WIRTH, Sebastian: Orientierungshilfe »Datenschutzgerechter
Einsatz von RFID«. Arbeitskreis »Technische und
organisatorische Datenschutzfragen« der Konferenz der Datenschutzbeauftragten
des Bundes und der Länder, 2006 http://www.bfdi.
bund.de/cln_029/nn_530436/SharedDocs/Publikationen/
Orientierungshilfen/OH__RFID,templateId=raw,
property=publicationFile.pdf/OH_RFID.pdf
35

[BL01] BURKERT, Jürgen ; LÄCHA, Roland: Datenbanken. Hessisches Institut
für Bildungsplanung und Schulentwicklung (HIBS) Wiesbaden, 2001. –
(2. Auflage)
[BN04] BBC-NEWS: Barcelona clubbers get chipped. Version: September
2004. http://news.bbc.co.uk/2/hi/technology/3697940.
stm, Abruf: 12.06.2007
[Boe06] BOEDICKER, Dagmar: Man kauft sie mit! Eine kurze Einführung in die
Radiofrequenz-Identifikation (RFID). In: Radio Frequency Identification Die
cleveren Dinge für überall - oder wir im Netz der Dinge? (2006)
[Bor06] BORCHERS, Detlef: Operation RFID-Tag startet in Ungarn. In: c’t 23 (2006),
S. 48
[Bor07] BORCHERS, Detlef: Drahtlos Geld los. In: c’t 7 (2007), S. 82–83
[Bun07a] BUNDESAMT FÜR SICHERHEIT IN DER INFORMATIONSTECHNIK:
Stellungnahme des BSI zur Radio Frequency Identification Technologie
anlässlich der öffentlichen Anhörung im Landtag Nordrhein-
Westfalens am 19. April 2007. Stellungnahme zur Anhörung »«RFID
- Radio Frequency Identification im Nordrhein-Westfälischen Landtag
am 19.04.2007. http://www.landtag.nrw.de/portal/WWW/
dokumentenarchiv/Dokument/MMST14-961.pdf. Version: April
2007
[Bun07b] BUNDESREGIERUNG DER BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND: Entwurf
eines Gesetzes zur Änderung des Passgesetzes und weiterer Vorschriften.
http://dip.bundestag.de/btd/16/041/1604138.pdf.
Version: Januar 2007
[Bus07] BUSCH, Christoph: Stellungnahme zum Entwurf eines Gesetzes zur
Änderung des Passgesetzes und weiterer Vorschriften. Öffentliche Anhörung
von Sachverständigen zum Entwurf eines Gesetzes zur Änderung
des Passgesetzes und weiterer Vorschriften am 23.04.2007. http:
//www.bundestag.de/ausschuesse/a04/anhoerungen/
Anhoerung07/Stellungnahmen_SV/Stellungnahme01.pdf.
Version: April 2007. – Fraunhofer IGD / Hochschule Darmstadt
[Cod83] CODD, E. F.: A relational model of data for large shared data banks.
In: Commun. ACM 26 (1983), Nr. 1, S. 64–69. http://dx.doi.
org/http://doi.acm.org/10.1145/357980.358007. – DOI
http://doi.acm.org/10.1145/357980.358007. – ISSN 0001–0782
[DN 07] DN SYSTEMS ENTERPRISE INTERNET SOLUTIONS GMBH: Stellungnahme
der DN Systems Enterprise Internet Solutions GmbH, Hildesheim.
Öffentliche Anhörung von Sachverständigen zum Entwurf eines Gesetzes zur
Änderung des Passgesetzes und weiterer Vorschriften am 23.04.2007. http:
//www.bundestag.de/ausschuesse/a04/anhoerungen/
Anhoerung07/Stellungnahmen_SV/Stellungnahme02.pdf.
Version: April 2007
36

[Erm07] ERMERT, Monika: Afilias bietet neue Dienste für RFID-Tagging an.
heise newsticker. http://www.heise.de/newsticker/meldung/
88934. Version: April 2007
[Ern07] ERNST, Nico: Schlüsselrückruf bei HD-Schutz AACS wirkungslos.
Version: Mai 2007. http://www.golem.de/0704/51617.html, Abruf:
01.05.2007. golem.de
[FFBF04]
[FIf06]
FLACH, Ulrike ; FISCHER, Axel E. ; BURCHARDT, Ulla ; FELL, Hans-
Josef: Bericht des Ausschusses für Bildung, Forschung und Technikfolgenabschätzung
(17. Ausschuss) gemäß Paragraph 56a der Geschäftsordnung.
http://dip.bundestag.de/btd/15/040/1504000.pdf.
Version: Oktober 2004. – Technikfolgenabschätzung: TA-Projekt: Biometrie
und Ausweisdokumente - Leistungsfähigkeit, politische Rahmenbedingungen,
rechtliche Ausgestaltung - Zweiter Sachstandsbericht
FIFF (Hrsg.) ; FIfF e. V. (Veranst.): RFID – Radio Frequency Identification.
Die cleveren Dinge für überall – oder wir im Netz der Dinge? Bremen, September
2006 . – ISBN 3–9802468–6–8. – FIfF – Forum InformatikerInnen
für Frieden und gesellschaftliche Verantwortung
[Fin06] FINKENZELLER, Klaus: RFID-Handbuch. Carl Hanser Verlag, 2006
[Foe] FoeBuD-shop, Artikel zum Thema RFID. https://shop.
foebud.org/index.php?cName=stoprfid-c-30&xploidID=
f51899bcf7d2ebb1c89157a04a98d60d, Abruf: 19.04.2007
[Ger07] GERMANY, GS1: Elektronischer Produkt-Code. Version: Mai
2007. http://www.gs1-germany.de/internet/content/
produkte/epcglobal/epc_rfid/index_ger.html, Abruf:
01.05.2007
[Han07] HANSEN, Wolf-Rüdiger: AIM-D-Statement zur RFID-Anhörung des
NRW-Landtages. Stellungnahme zur Anhörung »«RFID - Radio
Frequency Identification im Nordrhein-Westfälischen Landtag am
19.04.2007. http://www.landtag.nrw.de/portal/WWW/
dokumentenarchiv/Dokument/MMST14-973.pdf. Version: April
2007
[Har06] HARTMUT, Gieselmann.: Ungarn testet RFID-Überwachung an Flughäfen.
Version: Oktober 2006. http://www.heise.de/newsticker/
meldung/79477, Abruf: 12.05.2006
[Haw] HAWLEY, Adrian: e-Plate brochure. www.e-plate.com, Abruf:
13.06.2007
[Hil07] HILBRANS, Sönke: Stellungnahme anlässlich der öffentlichen Anhörung
des Innenausschusses des Deutschen Bundestages am 23. April
2007 zu dem Gesetzentwurf der Bundesregierung für ein Gesetz zur
Änderung des Passgesetzes und weiterer Vorschriften. Öffentliche Anhörung
von Sachverständigen zum Entwurf eines Gesetzes zur Änderung
des Passgesetzes und weiterer Vorschriften am 23.04.2007. http:
//www.bundestag.de/ausschuesse/a04/anhoerungen/
37

Anhoerung07/Stellungnahmen_SV/Stellungnahme03.pdf.
Version: April 2007. – Deutsche Vereinigung für Datenschutz e.V., Bonn
[HKPP06] HUMBERT, Ludger ; KOUBEK, Jochen ; PASTERNAK, Arno ; PUHLMANN,
Hermann: Informatische Allgemeinbildung und RFID. In: [FIf06], 47–51.
– FIfF – Forum InformatikerInnen für Frieden und gesellschaftliche Verantwortung
[HP87] HAMMER, Volker ; PRODESCH, Ulrich: Planspiel Datenschutz
in vernetzten Informationssystemen. Version: Mai 1987. http:
//www.medienzentrum-kassel.de/fortbildung/download/
datenschutz/planspiel.zip, Abruf: 06.05.2007. Verlag Die
Schulpraxis
[Hum06]
HUMBERT, Ludger: Didaktik der Informatik. Bd. 2. Auflage. Teubner Verlag,
2006
[Int05] INTERNATIONAL TELECOMMUNICATION UNION: The Internet of Things -
Executive Summary. In: ITU Internet Reports, 2005
[KEB + 07] KARYGIANNIS, Tom ; EYDT, Bernard ; BARBER, Greg ; BUNN, Lynn
; PHILLIPS, Ted: Guidelines for Securing Radio Frequency Identification
(RFID) Systems. Recommendations of the National Institute of Standards
and Technology. http://csrc.nist.gov/publications/
nistpubs/800-98/SP800-98_RFID-2007.pdf. Version: April
2007. – NIST - National Institute of Standards and Technology, Technology
Administration, U.S. Department of Commerce
[KN07]
[KOM07]
KÜGLER, Dennis ; NAUMANN, Ingo: Sicherheitsmechanismen für kontaktlose
Chips im deutschen Reisepass. In: DuD – Datenschutz und Datensicherheit
31 (2007), Nr. 3, S. 176–180
KOMMISSION DER EUROPÄISCHEN GEMEINSCHAFTEN: Funkfrequenzkennzeichnung
(RFID) in Europa: Schritte zu einem ordnungspolitischen
Rahmen. MITTEILUNG DER KOMMISSION AN DAS EUROPÄI-
SCHE PARLAMENT, DEN RAT, DEN EUROPÄISCHEN WIRTSCHAFTS-
UND SOZIALAUSSCHUSS UND DEN AUSSCHUSS DER REGIONEN,
2007
[Kü05] KÜGLER, Dennis: Risiko Reisepass? In: c’t 05 (2005), S. 84–89
[MET07a] METRO GROUP: Schriftliche Stellungnahme zur Öffentlichen Anhörung
des Landtages Nordrhein-Westfalen »Radiofrequenz-Identifikation«
am 19. April 2007. Stellungnahme zur Anhörung »«RFID - Radio
Frequency Identification im Nordrhein-Westfälischen Landtag
am 19.04.2007. http://www.landtag.nrw.de/portal/
WWW/dokumentenarchiv/Dokument/MMST14-978.pdf.
Version: 12. April 2007
[MET07b] METRO GROUP: Schriftliche Stellungnahme zur Öffentlichen Anhörung
des Landtages Nordrhein-Westfalen »Radiofrequenz-Identifikation«
am 19. April 2007. Stellungnahme zur Anhörung »«RFID - Radio
Frequency Identification im Nordrhein-Westfälischen Landtag am
38

19.04.2007. http://www.landtag.nrw.de/portal/WWW/
dokumentenarchiv/Dokument/MMST14-978.pdf. Version: April
2007
[mob] mobileCloak(R). http://www.mobilecloak.com/, Abruf:
11.04.2007
[Mon07] MONSE, Kurt: RFID-Technologie: Potential für den Mittelstand
und den Standort NRW. Stellungnahme zur Anhörung »«RFID
- Radio Frequency Identification im Nordrhein-Westfälischen Landtag
am 19.04.2007. http://www.landtag.nrw.de/portal/WWW/
dokumentenarchiv/Dokument/MMST14-977.pdf. Version: April
2007
[NXP07] NXP: MIFARE Classic - contactless Smart Card Ics. Version: 2007.
http://www.nxp.com/products/identification/mifare/
classic/, Abruf: 07.04.2007
[Ope07a] The OpenMRTD.org project. Version: 2007. http://www.openmrtd.
org, Abruf: 07.04.2007
[Ope07b] OpenPCD.org. Version: 2007. http://www.openpcd.org, Abruf:
06.04.2007
[PAB + 06a] PILTZ, Gisela ; ADDICKS, Karl ; BAHR, Daniel ; BRÜDERLE, Rainer ;
BRUNKHORST, Angelika ; BURGBACHER, Ernst ; DÖRING, Patrick ; DYCK-
MANS, Mechthild ; FRICKE, Otto ; FRIEDRICH, Horst ; GEISEN, Edmund P.
; GRUSS, Miriam ; GÜNTHER, Joachim ; HAPPACH-KASAN, Christel ; HAU-
STEIN, Heinz-Peter ; HOFF, Elke ; HOMBURGER, Birgit ; KAUCH, Michael ;
KOLB, Heinrich L. ; KOPP, Gudrun ; LANFERMANN, Heinz ; LAURISCHK,
Sibylle ; LEIBRECHT, Harald ; LEUTHEUSSER-SCHNARRENBERGER, Sabine
; LINK, Michael ; LÖNING, Markus ; MEIERHOFER, Horst ; MEINHARDT,
Patrick ; SCHUSTER, Marina ; SOLMS, Hermann O. ; STADLER, Max ; THIE-
LE, Carl-Ludwig ; TONCAR, Florian ; WISSING, Volker ; WOLFF, Hartfrid
; ZEIL, Martin ; WESTERWELLE, Guido: Antrag: Keine Einführung des
elektronischen Personalausweises. http://dip.bundestag.de/btd/
16/030/1603046.pdf. Version: Oktober 2006
[PAB + 06b] PILTZ, Gisela ; ADDICKS, Karl ; BARTH, Uwe ; BRÜDERLE, Rainer ; DÖ-
RING, Patrick ; DYCKMANS, Mechthild ; VAN ESSEN, Jörg ; FLACH, Ulrike
; FRICKE, Otto ; (BAYREUTH), Horst F. ; HAUSTEIN, Heinz-Peter ; HOFF,
Elke ; HOYER, Dr. W. ; KOPPELIN, Jürgen ; LEIBRECHT, Harald ; MEIER-
HOFER, Horst ; MEINHARDT, Patrick ; MÜCKE, Jan ; PARR, Detlef ; STAD-
LER, Max ; STINNER, Rainer ; TONCAR, Florian ; WAITZ, Christoph ; WIS-
SING, Volker ; WOLFF, Hartfrid ; ZEIL, Martin ; GERHARDT, Wolfgang: Antrag:
Sicherheitslücken bei biometrischen Pässen beseitigen. http://dip.
bundestag.de/btd/16/008/1600854.pdf. Version: März 2006
[Pen07] PENON, Johann: Unterrichtsmaterialien zu Datenbanksystemen.
Version: März 2007. http://oszhdl.be.schule.de/gymnasium/
faecher/informatik/datenbanken/index.htm, Abruf:
06.05.2007
39

[Pfi07] PFITZMANN, Andreas: Stellungnahme als Sachverständiger für den
Innenausschuss des Dt. Bundestages. Öffentliche Anhörung von
Sachverständigen zum Entwurf eines Gesetzes zur Änderung des
Passgesetzes und weiterer Vorschriften am 23.04.2007. http:
//www.bundestag.de/ausschuesse/a04/anhoerungen/
Anhoerung07/Stellungnahmen_SV/Stellungnahme04.pdf.
Version: April 2007. – TU Dresden, Fakultät Informatik
[Pra] PRAHL, Wolfgang: Schriftliche Stellungnahme zur öffentlichen Anhörung
zur Radio - Frequenz Identifikation (RFID) im Landtag
Nordrhein-Westfalen. Stellungnahme zur Anhörung »«RFID - Radio
Frequency Identification im Nordrhein-Westfälischen Landtag am
19.04.2007. http://www.landtag.nrw.de/portal/WWW/
dokumentenarchiv/Dokument/MMST14-962.pdf. – Wolfgang
Prahl ist Präsident des Landgerichts Detmold
[Pre07] PRETZEL, Jörg: Stellungnahmr von Jörg Pretzel, Geschäftsführer GS1
Germany, zur Anhörung Radiofrequenzidentifikation am Donnerstag, den
19. April 2007 im Landtag NRW. Stellungnahme zur Anhörung »«RFID
- Radio Frequency Identification im Nordrhein-Westfälischen Landtag
am 19.04.2007. http://www.landtag.nrw.de/portal/WWW/
dokumentenarchiv/Dokument/MMST14-968.pdf. Version: April
2007
[REW07]
REWE GROUP: RFID bei der REWE Group. Stellungnahme zur Anhörung
»«RFID - Radio Frequency Identification im Nordrhein-Westfälischen Landtag
am 19.04.2007. http://www.landtag.nrw.de/portal/WWW/
dokumentenarchiv/Dokument/MMST14-966.pdf. Version: April
2007
[rfia] RFID Consultation.eu. http://www.rfidconsultation.eu/, Abruf:
11.04.2007
[rfib]
RFID Guardian Project. http://www.rfidguardian.org
[RGC + 06] RIEBACK, Melanie ; GAYDADJIEV, Georgi ; CRISPO, Bruno ; HOFMAN,
Rutger ; TANENBAUM, Andrew: A Platform for RFID Security and Privacy
Administration. In: Proc. USENIX/SAGE Large Installation System Administration
conference. Washington DC, USA, December 2006, S. 89–102. –
http://www.rfidguardian.org/papers/lisa.06.pdf
[ric04]
[rli93]
Risiken und Chancen des Einsatzes von RFID-Systemen, Studie des Bundesamtes
für Sicherheit in der Informationstechnik in Zusammenarbeit
mit dem Institut für Zukunftsstudien und Technologiebewertung (IZT) und
der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (EMPA).
Version: November 2004. http://www.bsi.bund.de/fachthem/
rfid/RIKCHA.pdf, Abruf: 10.04.2007
Richtlinien und Lehrpläne für das Gymnasium - Sekundarstufe I - in
Nordrhein-Westfalen Informatik. Kultusministerium des Landes Nordrhein-
Westfalen, 1993
40

[Sch07a] SCHAAR, Peter: Schriftliche Stellungnahme für die Öffentliche Anhörung
im Landtag Nordrhein-Westfalen am 19. April 2007 zur Thematik
»Radio-Frequenz Identifikation (RFID)«. Stellungnahme zur Anhörung
»«RFID - Radio Frequency Identification im Nordrhein-Westfälischen Landtag
am 19.04.2007. http://www.landtag.nrw.de/portal/WWW/
dokumentenarchiv/Dokument/MMST14-982.pdf. Version: April
2007
[Sch07b]
SCHAAR, Peter: Stellungnahme des BfDI zur Novellierung des Passgesetzes
für die Anhörung im Innenausschuss des Deutschen Bundestages am
23. April 2007. Öffentliche Anhörung von Sachverständigen zum Entwurf
eines Gesetzes zur Änderung des Passgesetzes und weiterer Vorschriften
am 23.04.2007. http://www.bundestag.de/ausschuesse/
a04/anhoerungen/Anhoerung07/Stellungnahmen_SV/
Stellungnahme05.pdf. Version: April 2007. – Bundesbeauftragte
für Datenschutz und Informationsfreiheit
[Sch07c] SCHABHÜSER, Gerhard: Stellungnahme zur Anhörungsthematik unter
dem Blickwinkel der IT- und Chipsicherheit. Öffentliche Anhörung
von Sachverständigen zum Entwurf eines Gesetzes zur Änderung
des Passgesetzes und weiterer Vorschriften am 23.04.2007. http:
//www.bundestag.de/ausschuesse/a04/anhoerungen/
Anhoerung07/Stellungnahmen_SV/Stellungnahme06.pdf.
Version: April 2007. – Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik
[Sch07d] SCHÖNHERR, Holger: RFID in der industriellen Wertschöpfungskette.
Stellungnahme zur Anhörung »«RFID - Radio Frequency Identification
im Nordrhein-Westfälischen Landtag am 19.04.2007. http:
//www.landtag.nrw.de/portal/WWW/dokumentenarchiv/
Dokument/MMST14-972.pdf. Version: 19. April 2007. – Siemens AG
[SK05] SCHÜLER, Ralf ; KURZ, Tilman: Schnüffler enttarnen. In: c’t 2 (2005), 202.
http://www.heise.de/ct/05/02/202/default.shtml
[SM07]
STRATE, Gregor ; METZ, Thomas: Elektronischer Reisepass (E-Pass). Deutscher
Bundestag - Wissenschaftliche Dienste, März 2007. – Fachbereich WD
8, Umwelt, Naturschutz, Reaktorsicherheit, Bildung und Forschung
[Sok07] SOKOL, Bettina: Stellungnahme im Rahmen der öffentlichen Anhörung
im Landtag Nordrhein-Westfalen am 19. April: Radiofrequenzidentifikation
(RFID). Stellungnahme zur Anhörung »«RFID -
Radio Frequency Identification im Nordrhein-Westfälischen Landtag
am 19.04.2007. http://www.landtag.nrw.de/portal/
WWW/dokumentenarchiv/Dokument/MMST14-971.pdf.
Version: 10. April 2007. – Bettina Sokol ist Landesbeauftrage für Datenschutz
und Informationsfreiheit Nordrhein-Westfalen
[Spi07] SPIEKERMANN, Sarah: Stellungnahme zum Thema RFID. Stellungnahme
zur Anhörung »«RFID - Radio Frequency Identification
im Nordrhein-Westfälischen Landtag am 19.04.2007. http:
//www.landtag.nrw.de/portal/WWW/dokumentenarchiv/
Dokument/MMST14-995.pdf. Version: 19. April 2007
41

[Tan07] TANGENS, Renate: RFID - Eine Gefahr für die Demokratie. Stellungnahme
zur Anhörung »«RFID - Radio Frequency Identification
im Nordrhein-Westfälischen Landtag am 19.04.2007. http:
//www.landtag.nrw.de/portal/WWW/dokumentenarchiv/
Dokument/MMST14-984.pdf. Version: 19. April 2007. – FoeBuD e.V.
& Big Brother Awards Deutschland
[ten07] TEN HOMPEL, Michael: Chancen und Risiken der RFID-Technologie.
Stellungnahme zur Anhörung »«RFID - Radio Frequency Identification
im Nordrhein-Westfälischen Landtag am 19.04.2007. http:
//www.landtag.nrw.de/portal/WWW/dokumentenarchiv/
Dokument/MMST14-960.pdf. Version: April 2007
[tNRS05]
TEN HOMPEL, Michael ; NIESING, Birgit ; RÖTHLEIN, Brigitte ; SCHRÖDER,
TIm: Funkende Etiketten. Beilage im Fraunhofer Magazin 4.2005, April 2005
[Ver07a] VERBRAUCHERZENTRALE BUNDESVERBAND: Stellungnahme des
Verbraucherzentrale Bundesverbandes (vzbv) zur öffentlichen Anhörung
im Landtag Nordrhein-Westfalen am 19. April 2007 zum Thema
Radiofrequenzidentifikation. Stellungnahme zur Anhörung »«RFID -
Radio Frequency Identification im Nordrhein-Westfälischen Landtag
am 19.04.2007. http://www.landtag.nrw.de/portal/WWW/
dokumentenarchiv/Dokument/MMST14-979.pdf. Version: April
2007
[Ver07b]
VERICHIP: VeriChip Internetpräsentation. Version: 2007. http://www.
verichipcorp.com/content/solutions/1092036751, Abruf:
12.06.2007
[WB07] WIELAND, Wolfgang ; BECK, Volker: Antrag: Datenschutz und Bürgerrecht
bei der Einführung biometrischer Ausweise wahren. http://dip.
bundestag.de/btd/16/041/1604159.pdf. Version: Januar 2007
[wik07] WIKIPEDIA Die freie Enzyklopädie. Version: 2007. http://de.
wikipedia.org, Abruf: 19.04.2007
[Zie06] ZIEGLER, Peter-Michael: RFID-Nummernschilder: Ein Aprilscherz
wird Realität. Version: Dezember 2006. http://www.heise.de/
newsticker/meldung/82486. c’t news
[Zie07a] ZIEGLER, Peter-Michael: Bermuda startet RFID-gestütztes Verkehrsüberwachungssystem.
Version: Mai 2007. http://www.heise.de/
newsticker/meldung/89504, Abruf: 13.06.2007
[Zie07b] ZIERKE, Jörg: Stellungnahme des BKA. Öffentliche Anhörung
von Sachverständigen zum Entwurf eines Gesetzes zur Änderung
des Passgesetzes und weiterer Vorschriften am 23.04.2007. http:
//www.bundestag.de/ausschuesse/a04/anhoerungen/
Anhoerung07/Stellungnahmen_SV/Stellungnahme07.pdf.
Version: April 2007. – Bundeskriminalamt
42

Abbildungsverzeichnis
Titelseite: Platinenlayout des OpenPCD RFID-Lesers[Ope07b] . . . . . . . . . 1
1 Aufbau eines RFID-Systems (vgl. [Fin06]) . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2 Angriffsmöglichkeiten auf RFID-Systeme (vgl. [ric04] und [Fin06]) . . . 7
3 Systemarchitektur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
4 Struktur der Unterrichtsreihe 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
5 Struktur der Unterrichtsreihe 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
6 Der RFID-Kühlschrank . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
7 Karte mit RFID (MIFARE Classic) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
8 Testprodukte mit RFID-Transpondern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
9 RFID-Lesegerät . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
10 RFID-Leser geöffnet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
11 Platine des RFID-Lesers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
12 RFID-Leser Platine (enthält bereits die Antenne) . . . . . . . . . . . . . 48
13 Registrieren eines Produktes im Kühlschrank . . . . . . . . . . . . . . . 48
14 Registrieren eines Produktes im Kühlschrank . . . . . . . . . . . . . . . 49
15 Ergebnis zu weiteren Anwendungsszenarien des RFID-Kühlschranks (1) . 55
16 Ergebnis zu weiteren Anwendungsszenarien des RFID-Kühlschranks (2) . 55
17 Konfigurationsseite des RFID-Lesersimulators . . . . . . . . . . . . . . . 60
18 RFID-Lesersimulator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Tabellenverzeichnis
1 Vergleich RFID mit anderen Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2 Technische Eigenschaften von RFID . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3 Anzeige der enthaltenen Produkte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
4 Anzeige verschiedener Rezepte (1)) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
5 Anzeige verschiedener Rezepte (2)) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
6 Vergleich RFID mit anderen Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
6 Vergleich RFID mit anderen Verfahren (Forts.) . . . . . . . . . . . . . . 57
43

ANHANG
44

A
Materialien zur Sekundarstufe I
A.1 Der RFID-Kühlschrank
Abbildung 6: Der RFID-Kühlschrank
Abbildung 7: Karte mit RFID (MIFARE Classic)
45

Abbildung 8: Testprodukte mit RFID-Transpondern
Abbildung 9: RFID-Lesegerät
46

Abbildung 10: RFID-Leser geöffnet
Abbildung 11: Platine des RFID-Lesers
47

Abbildung 12: RFID-Leser Platine (enthält bereits die Antenne)
Abbildung 13: Registrieren eines Produktes im Kühlschrank
48

Abbildung 14: Registrieren eines Produktes im Kühlschrank
49

A.2 Zugriff auf den Web-Server des RFID-Kühlschranks
Als Browser wurde ein Mobiltelefon genutzt, welches einem z.B. zusätzlich ermöglicht,
aus dem Geschäft oder dem Büro den Kühlschrankinhalt zu kontrollieren . . .
Tabelle 3: Anzeige der enthaltenen Produkte
Tabelle 4: Anzeige verschiedener Rezepte (1))
50

Tabelle 5: Anzeige verschiedener Rezepte (2))
A.3 Ausschnitte aus den Quelltexte
A.3.1 RFID-Leserschnittstelle
Sprung nach dem Lesen eines RFID
hexdump(key, MIFARE_CL_KEY_LEN), page);
while (1) {
mifare_l3();
if (mifare_cl_auth(key, page) < 0)
175 continue;
rc = rfid_protocol_read(ph, page, buf, &len);
if (rc < 0) {
printf("\n");
fprintf(stderr, "error during read\n");
180 continue;
}
printf("%s\n", hexdump(buf, len));
// Beginn Erweiterung DBoettcher
doBeep("");
185 insertMFCUID( buf, len );
sleep(2);
// Ende Erweiterung DBoettcher
}
break;
190 case ’w’:
page = atoi(optarg);
51

Einfügen/Löschen des Datensatzes in der MySQL-Datenbank
int
insertMFCUID( char *buf, int len )
{
132 MYSQL *mysql = (MYSQL*)malloc(sizeof(MYSQL));
MYSQL_RES *res;
MYSQL_ROW row;
char query[1024];
query[0] = ’\0’;
137 int t,r;
my_ulonglong anzRows;
mysql_init(mysql);
if (!mysql_real_connect(mysql,
142 dbHost,
dbUser,
dbPassword,
dbDatabase,
0,NULL,0))
147 {
printf( "Error connecting to database: %s\n",
mysql_error(mysql));
}
else printf("Connected...\n");
152
sprintf(query, "update %s set %s=NOW() where %s = ’%s’ "
"and TIME_STAMP_OUT is null",
dbMFCTable,
dbMFCColumnTimeOut,
157 dbMFCColumnID,
hexToChar(buf, len),
dbMFCColumnTimeOut);
t=mysql_real_query(mysql,
162 query,
(unsigned int) strlen(query));
if (t)
{
printf("Error making query: %s\n",
167 mysql_error(mysql));
}
else printf("Update-Query made...\n");
sprintf(query, "insert into %s (%s, %s)"
172 " values (’%s’, NOW())",
dbMFCTable,
dbMFCColumnID,
dbMFCColumnTimeIn,
hexToChar(buf, len));;
177
t=mysql_real_query(mysql,query,(unsigned int) strlen(query));
52

if (t)
{
printf("Error making query: %s\n",
182 mysql_error(mysql));
}
else printf("Query made...\n");
mysql_commit(mysql);
187 mysql_close(mysql);
}
return 0;
XML-Konfiguration des Leseprogrammes
localhost
daniel
5 einPasswort
rfid1
MFC_LOG
MFC_UID
TIME_STAMP_IN
10 TIME_STAMP_OUT
5
A.3.2 CGI-Programme
XML-Konfiguration des Leseprogrammes
#!/usr/bin/python
import cgi
import MySQLdb
# Connect to MySQL database
db = MySQLdb.connection(host="localhost",
user="daniel",
passwd="leinad",
10 db="rfid1")
#######################################################
print """content-type: text/html
15
20
Der RFID-Kühlschrank
Inhalt des Kühlschrankes
53

25 MFC_UID Produktname EAN
"""
30 db.query("""
select t.MFC_UID,
p.Name PNAME,
p.EAN EAN
from MFC_LOG t,
35 produkte p
where (t.MFC_UID = p.MFC_UID)
order by t.id
""")
40 r = db.store_result()
for row in r.fetch_row(10):
print "\n"
print "" + cgi.escape(row[0]) + ""
45 print "" + cgi.escape(row[1]) + ""
print "" + cgi.escape(row[2]) + ""
print ""
print "Produkinformationen"
print "\n"
50
print """
"""
A.4 Ergebnis: Gruppenarbeit Firmenname, Logo und Anwendungsszenarien
des Kühlschranks
54

Abbildung 15: Ergebnis zu weiteren Anwendungsszenarien des RFID-Kühlschranks (1)
Abbildung 16: Ergebnis zu weiteren Anwendungsszenarien des RFID-Kühlschranks (2)
55

A.5 Unterscheidungsmerkmale von ID-Verfahren
Kriterium
Beschreibung
Verfahren
Strichcode
Beispiele
Einsatzgebiete
Energieversorgung keine
Verbindung
Leser/Etikett
Lesevorgang
Schreibvorgang
Speicherort und -
menge relevanter
Daten
Beispiele
Einsatzgebiete
Lebensmittelverpackungen (EAN-Code)
Auszeichnung von Büchern
Porto (Deutsche Post AG)
Post
Dokumentenkennzeichnung
PKW
Bibliotheken
Sichtverbindung, meist ist das Lesegerät mit einem Laserscanner
ausgestattet.
Lesegerät wird vor den Strichcode gehalten.
nicht möglich
Auf dem gekennzeichneten Produkt wird lediglich ein Zahlencode
gespeichert, alle weiteren Daten sind in einem (zentralen)
System gespeichert.
alter Reisepass
Schülerausweis
Energieversorgung keine notwendig
Verbindung
Leser/Etikett
Lesevorgang
Schreibvorgang
Speicherort und -
menge relevanter
Daten
Papiersystem
Identifikation von Personen, Fahrzeugen
Sichtverbindung
Ist (in der Regel) nicht automatisiert, nur nach Freigabe des
Besitzers.
nicht automatisiert, nur nach Freigabe des Besitzers
wichtige Daten im Dokument, weitere Daten in zentralen Systemen
Speicher-und Prozessorkarten
Tabelle 6: Vergleich RFID mit anderen Verfahren
56

Kriterium
Beschreibung
Verfahren
Beispiele
Einsatzgebiete
SIM-Karte
Telefonkarte
EC-Karte
Energieversorgung über das Lesegerät
Verbindung
Leser/Etikett
Lesevorgang
Schreibvorgang
Speicherort und -
menge relevanter
Daten
Beispiele
Einsatzgebiete
Elektronischer Datenverkehr, Speichern von Telefonnummern
und IDs
Metallkontakt oder Magentstreifenleser
Die Karte muss in das Gerät eingelegt werden.
s. Lesevorgang
Speichermenge beliebig, wichtige (alle) Daten auf dem Datenträger,
teilweise auch in einem zentralen System.
RFID-System
elektronischer Reisepass
Eintrittskarten der Fußball-WM 2006
Zugangskontrollsysteme
»sichere Identifizierung« in hohen Preissegmenten
hohe Sicherheitsstandards
Energieversorgung bei passiven Tranpondern über das elektrische Feld des Lesegerätes,
sonst über eigene, langlebige Batterie
Verbindung
Leser/Etikett
Lesevorgang
Schreibvorgang
Speicherort und -
menge relevanter
Daten
Funkverbindung über eine Entfernung von wenigen Zentimetern
bis hin zu hundert Metern
unbemerkt und unsichtbar für den Besitzer
siehe Lesevorgang
Speichermenge beliebig, meist sind weitere Daten in einem
oder mehreren zentralen Systemen gespeichert.
Tabelle 6: Vergleich RFID mit anderen Verfahren (Forts.)
57

A.6 Klausur zum Thema RFID und XHTML
A
Name:
Informatik Jg. 9
23.05.2007
3. Informatik-Klassenarbeit
XHTML und RFID
Aufgabe 1 Erstelle das HTML-Dokument für die Internetseite in Abbildung 1. Definiere nur die
Strukturen und Inhalte, lasse Formatanweisungen (Textfarben usw.) weg. Versehe alle Tags mit einem
class="..."-Attribut, fasse gleichartige und gleich formatierte Elemente mit demselben class-
Namen zusammen. Für die Textpassagen genügen Textausschnitte, für Bilder etc. bestimme selber Namen,
die Du in der Abbildung notierst.
Benötigte Tags: table = Tabelle, tr = Tablerow, td = Tabledata. img = Bild (das Attribute src="..."
gibt die Bilddatei an), a = Hyperlink/Verweis (zwischen dem öffnenden und schließenden Tag steht der
Text/das Bild, das im Dokument sichtbar ist, das Attribut href="..." gibt das Ziel an) Die gepunkteten
Linien brauchen nicht berücksichtigt zu werden.
Hinweis: Es können Tabellen in Tabellen definiert werden!
Aufgabe 2 Erstelle die zugehörige CSS-Datei, der Import in der HTML-Datei muss nicht kodiert
werden. Folgende CSS-Eigenschaften stehen Dir zur Verfügung: color, background-color,
font-size, width, height. Die Attributwerte kannst Du selbst bestimmen.
Aufgabe 3
Erkläre in einigen Sätzen, wie Daten im Internet übertragen werden.
Aufgabe 4 Welche Probleme können durch die besondere Übertragung von Daten im Internet auftreten,
wenn man über das Internet telefonieren möchte? (Den Effekt kann man z.B. in ”skype” beobachten)
Aufgabe 5 Viele Zeichenprogramme verwenden zum Speichern von Dokumenten eine XML-Sprache,
die genauso wie HTML, mit öffnenden und schließenden Tags, sowie Attributen und der Schachtelung
von Elementen arbeitet, z.B. .... Definiere die Datei für Abbildung
2, verwende sinnvolle Namen für die Tags und Attribute. Die Attributewerte kannst Du selbst bestimmen.
Aufgabe 6 Es gibt Überlegungen, Geldscheine mit RFID-Technik auszustatten, um sie fälschungssicherer
und für Automaten, wie Bahnkartenautomaten, leichter erkennbar zu machen. Welche Sicherheitsprobleme
können auftreten?
Viel Erfolg!
58

Abbildung 1: Internetseite des SGS
Abbildung 2: Ein . . .
59

B
Materialien zur Sekundarstufe II
B.1 Simulationsprogramm für den RFID-Leser
Das Programm wurde unter Delphi 2005 entwickelt, es nutzt zur Anbindung an den
MySQL-Server »directsql«-Bibliotheken,
die unter http://sourceforge.net/projects/directsql bezogen werden
können. Die Quelltexte befinden sich auf der beiliegenden DVD.
Abbildung 17: Konfigurationsseite des RFID-Lesersimulators
Abbildung 18: RFID-Lesersimulator
60

B.2 Klausur zum Thema RFID und XHTML
Aufgabe 3 ist dem Heft »Datenbanken« von Burkert und Lächa[BL01] entnommen.
2. Informatik-Klausur
Name:
GK Informatik Jg. 11
19.04.2007
Aufgabe 1
Abbildung 1: Hof der Autovermietung
a) In Abbildung 1 siehst Du den Hof einer Autovermietung, folgende Daten werden Dir durch den
Angestellen Erwin mitgeteilt:
1. An Herrn Lix ist bis morgen der Wagen ’COE-LK 44’ verliehen.
2. Frau Twax hat den Wagen ’UN-DD 9’ für den 01.05.2007 reserviert.
3. Der Wagen ’SU-PER 99’ kostet im Gegensatz zu den anderen Wagen nicht nur 9e pro Tag, sondern
13e pro Tag!
Erstelle Objekt-, Klassen- und ER-Modell und definiere die Relationen, verwende alle wesentlichen
Objekte und Attribute.
b) Definiere die Relationen R Maiautos ,R Erwin ,R Preisklassen mit Hilfe von Operationen auf Relationen/Mengen.
1. R Maiautos : Alle Autos, die im 01.05.2007 gebucht werden können.
2. R Erwin : Könnte Erwin morgen die Autos waschen?
3. R Preisklassen : Welche verschiedenen Preise für Autos gibt es?
61

Aufgabe 2
Radius
R Kreise
Füllung
4 rot
1 rot
6 blau
7 grün
R Rechtecke
Breite Höhe Füllung
1 1 orange
3 5 rot
5 6 blau
5 5 grün
In den Tabellen werden die Relationen R Kreise und R Rechtecke
beschrieben.
Stelle folgende Relationen ebenfalls in der Tabellenform dar:
1. R 1 = σ (Hoehe=Breite) R Rechtecke
2. R 2 = π (Farbe) R Kreise
3. R 3 = π (Farbe) R Rechtecke
4. R 4 = R 2 ∪ R 3
5. R 5 = π (Breite) R 1
6. R 6 = R Kreise ⊲⊳ R 5
(R Kreise .Radius = R 5 .Breite)
Aufgabe 3
Ein Hochschulberater berät Studenten, die alle im Wohnheim der Universität leben und alle das gleiche
Hauptfach studieren. Aus Besprechungen mit Studenten will der Berater eine kleine Datenbank zur
Unterstützung der Beratung entwickeln, er hat bereits einige Daten erfasst:
StudentenNr Name ZimmerNr TelefonNr Kurs Semester Note
3215 Jonas Mike 120DH 2136 MAT122 W88 1,4
3215 Jonas Mike 120DH 2136 PHY120 S88 2,5
3215 Jonas Mike 120DH 2136 WIW330 W89 3,1
3215 Jonas Mike 120DH 2136 MAT122 S89 1,2
3456 Schmidt Klaus 237VH 3127 MAT122 W87 3,2
3456 Schmidt Klaus 237VH 3127 MAT130 S87 2,9
4576 Neider Paul 120DH 2136 PHY230 W88 2,8
4576 Neider Paul 120DH 2136 MAT120 S88 2,1
a) Entwickle ein ER-Modell, welches aus mehreren Entitäten besteht und in dem die Daten, wie
z.B. die Telefonnummer eines Studenten, jeweils nur einmal gespeichert wird.
b) Gib die Operationen für die zum ER-Modell gehörenden Relationen an, um Kurslisten für den Kurs
M130 auszugeben!
Viel Erfolg!
62

Versicherung
Ich versichere, dass ich die Arbeit eigenständig verfasst,
keine anderen Quellen und Hilfsmittel als die angegebenen
benutzt und die Stellen der Arbeit, die anderen
Werken dem Wortlaut oder Sinn nach entnommen sind,
in jedem einzelnen Fall unter Angabe der Quelle als
Entlehnung kenntlich gemacht habe. Das Gleiche gilt
auch für beigegebene Zeichnungen, Kartenskizzen und
Darstellungen.
Erklärung
Ich bin damit einverstanden, dass die Hausarbeit nach
Abschluss meiner Zweiten Staatsprüfung wissentschaftlich
und pädagogisch interessierten Personen oder Institutionen
zur Einsichtnahme zur Verfügung gestellt wird
und dass zu diesem Zweck Ablichtungen dieser Hausarbeit
hergestellt werden, sofern diese keine Korrekturoder
Bewertungsvermerke enthalten.