EduCrypt: an educational tool for learning game-based cryptographic proofs

Broeckmann, Jonas; Schroeder, Ulrik; Unruh, Dominique

doi:10.18154/RWTH-2026-03739

EduCrypt: an educational tool for learning game-based cryptographic proofs

Broeckmann, Jonas^RWTH*

2026

VerantwortlichkeitsangabePresented by: Jonas Broeckmann

ImpressumAachen : RWTH Aachen University 2026

Umfang1 Online-Ressource : Illustrationen

Masterarbeit, RWTH Aachen University, 2026

Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University

Genehmigende Fakultät
Fak09

Hauptberichter/Gutachter
Unruh, Dominique (Thesis advisor)^RWTH* ; Schroeder, Ulrik (Thesis advisor)^RWTH*

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2026-03-18

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2026-03739
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/1032722/files/1032722.pdf

Einrichtungen

Lehrstuhl für Quanteninformationssysteme (Informatik 15) (125910)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 004

Kurzfassung
Diese Arbeit präsentiert EduCrypt, eine interaktive Lernplattform, die spielbasierte kryptografische Beweise vermitteln soll. Angesichts der Schwierigkeiten, die Lernende mit formalen kryptografischen Beweisen haben, nutzt EduCrypt die Game-Playing Beweistechnik, um Beweise als Sequenzen probabilistischer Programme darzustellen. Zur Beschreibung dieser Spiele wird die einfache, schülerorientierte Sprache EduCrypt Games (ECG) eingeführt. Die Sprache ist in eine Benutzeroberfläche integriert, die es ermöglicht, Spiele zu schreiben und zu untersuchen, Transformationen zwischen Spielen zu visualisieren und Beweisschritte zu erstellen. Dabei werden direktes Feedback und exploratives Lernen hervorgehoben. Die Arbeit beschreibt die Designziele, die ECG-Sprache und die Implementierung der plattformübergreifenden Anwendung für Desktop- und Webumgebungen mit Kotlin. Sie erläutert die interne Repräsentation und die Architektur von EduCrypt und demonstriert dessen Anwendung anhand mehrerer Beispiele. Abschließend werden die Grenzen der aktuellen Implementierung aufgezeigt und mögliche zukünftige Entwicklungsrichtungen skizziert.

This thesis presents EduCrypt, an interactive educational tool designed to make game-based cryptographic proofs more accessible to students. Motivated by the difficulty learners face when confronting formal cryptographic arguments, EduCrypt adopts the game-playing technique that conveys proofs as sequences of probabilistic programs. A simple, student-oriented language called EduCrypt Games (ECG) is introduced to express these games. The language is integrated into an interface that allows users to write and inspect games, visualize transformations between games, and input proof steps, emphasizing immediate feedback and exploratory learning. The work describes the design goals, the ECG language, and the implementation of the multiplatform application targeting desktop and web environments using Kotlin. It discusses the internal representation and tool architecture, and demonstrates usage by presenting multiple examples. The thesis concludes by identifying the limitations of the current implementation, and outlining possible future directions and a roadmap for future developments.

OpenAccess:
PDF