Polyalphabetische Substitution
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Polyalphabetische Ersetzungschiffren bezeichnen in der Kryptographie Formen der Textverschlüsselung, bei der einem Buchstaben/Zeichen jeweils ein anderer Buchstabe/Zeichen zugeordnet wird. Im Gegensatz zur monoalphabetischen Substitution werden für die Zeichen des Klartextes mehrere Geheimtextalphabete verwendet.
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[Bearbeiten] Caesar-Verschlüsselung mit fortschreitendem Index
Diese einfache Verschlüsselungsmethode arbeitet dem Caesar-Verfahren ähnlich mit dem Unterschied, dass das aktuelle Klartextzeichen je nach dessen Position im Klartextstrang im Alphabet verschoben wird, wobei man gegebenenfalls wieder am Anfang beginnt. So einfach, wie dieses Verfahren ist, lässt sich auch der Geheimtext schnell entschlüsseln, indem man die Zeichen je nach ihrer Position in die andere Richtung im Alphabet verschiebt.
[Bearbeiten] Vigenère-Verschlüsselung
Die Vigenère-Verschlüsselung (nach Blaise de Vigenère) galt lange als sicherer Chiffrieralgorithmus. Ein Schlüsselwort bestimmt, wie viele Alphabete genutzt werden. Die Alphabete leiten sich aus der Caesar-Substitution ab.
Dem britischen Mathematiker Charles Babbage gelang um das Jahr 1854 erstmals die Entzifferung einer Vigenère-Chiffre. Diese Entdeckung wurde jedoch damals nicht öffentlich bekannt gemacht. Der preußische Offizier Friedrich Kasiski veröffentlichte im Jahr 1863 seine Lösung und ging damit in die Geschichte ein.
[Bearbeiten] Beispiele
Das Schlüsselwort sei „AKEY“, der Text „geheimnis“. Vier Caesar-Substitutionen verschlüsseln den Text. Die erste Substitution ist eine Caesar-Verschlüsselung mit dem Schlüssel „A“. „A“ ist der erste Buchstabe im Alphabet. Er verschiebt den ersten Buchstaben des zu verschlüsselnden Textes, das „g“, um 0 Stellen, es bleibt „G“. Der zweite Buchstabe des Schlüssels, das „K“, ist der elfte Buchstabe im Alphabet, er verschiebt das zweite Zeichen des Textes, das „e“, um zehn Zeichen. Aus „e“ wird ein „O“ (siehe Tabelle). Das dritte Zeichen des Schlüssels („E“) verschiebt um 4, „Y“ um 24 Stellen. Die Verschiebung des nächsten Buchstabens des Textes beginnt wieder bei „A“, dem ersten Buchstaben des Schlüssels:
Text: geheimnis Schlüssel: AKEYAKEYA Cyphertext: GOLCIWRGS
| Text | |||
|---|---|---|---|
| A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z | |||
S c h l ü s s e l |
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G e h e i m t e x t |
[Bearbeiten] Kryptoanalyse
Schlüsselwörter, die zum Text relativ kurz sind, bieten keine Sicherheit. Eine Korrelation des Textes mit sich selbst, jeweils um eine Stelle verschoben, liefert die Länge des Schlüssels. Ist die Schlüssellänge (Periode) n bekannt, reduziert sich die Kryptoanalyse der Vigenère-Verschlüsselung auf die der Caesar-Verschlüsselung: alle ersten, zweiten,..., n-ten Buchstaben einer Periode gehören jeweils zur selben Caesar-Verschlüsselung und eine Häufigkeitsanalyse verrät die Buchstabenzuordnung.
Bei einem Text, der nur aus der Wiederholung eines Zeichens besteht, zeigt sich die Periode unmittelbar im Geheimtext. Ein normaler Text weist ausreichend Redundanzen auf, so dass ab einer gewissen Länge des Textes im Vergleich zum Schlüssel auch hier die Periode abgeleitet werden kann (Kasiski-Test, Friedman-Test). Einzig ein Text aus statistisch gleich verteilten Buchstaben wäre einem Ciphertext-only-Angriff nicht ohne Weiteres zugänglich.
Text: eeeeeeeeeeeee Schlüssel: AKEYAKEYAKEYA Cyphertext: eoiceoiceoice
Auf diese Weise bekommt man recht schnell die Schlüssellänge des verschlüsselten Textes heraus. Jetzt muss nur noch der Geheimtext spaltenweise zerlegt werden. Die Spalten, welche mit dem selben Buchstaben verschlüsselt wurden, werden zusammengefasst. Die entsprechende Alphabetverschiebung der einzelnen Teiltexte löst man nun mittels Häufigkeitsanalyse.
[Bearbeiten] Autokey-Verschlüsselung
Die Autokey-Vigenère-Verschlüsselung (auch als Vigenère-Selbstschlüssel-Verfahren bekannt) vermeidet die Periodizität des Schlüsselwortes indem sie den Schlüssel durch Anhängen des Klartextes verlängert:
Text: geheimnis Schlüsselwort: AKEY Schlüssel: AKEYGEHEI Cyphertext: GOLCOQUMA
[Bearbeiten] Vernam
Der Spezialfall, dass der Schlüssel genauso lang ist wie der zu verschlüsselnde Text, heißt Vernam-Verschlüsselung, wobei der Schlüssel XOR mit dem Klartext verknüpft wird. Handelt es sich bei dem Schlüssel um eine zufällige Folge von Buchstaben, und wird der Schlüssel nur ein einziges Mal verwendet, nennt man das Verfahren auch One-Time-Pad. Bei diesem ist eine Dechiffrierung ohne Kenntnis des korrekten Schlüssels absolut unmöglich.
[Bearbeiten] Rotor-Maschinen
Bei der Vigenère-Verschlüsselung bestimmt das Schlüsselwort die Zahl und Auswahl der Chiffrier-Alphabete. Gleiches leisten Walzen oder Räder, auf die die Buchstaben des Alphabets eingraviert sind. Richtig zueinander orientiert, liest man an ihnen unmittelbar den chiffrierten Text ab.
Kommt man überein, bei jedem Buchstaben die Stellung der Walzen zueinander zu verändern, lässt sich die Zahl der zur Verfügung stehenden Alphabete um ein Vielfaches erhöhen (siehe Enigma).
[Bearbeiten] Weblinks
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Wikibooks: Geheimschriften – Lern- und Lehrmaterialien |
- Text online mit dem Vigenère-Code verschlüsseln
- Vigenère- und Cäsar-Codes ver- und entschlüsseln
- Druckvorlagen Vigenère-Quadrat
