Kryptologie: Neuzeitliche Kryptographie

Polyalphabetische Verschlüsselungen

Die Kryptographie war nutzlos geworden, die feindlichen Länder konnten ohne Probleme die Briefe lesen und alle Geheimnisse lagen offen. Es musste eine stärkere Verschlüsselung erfunden werden. Es wurden zB Nomenklatoren benutzt. Dies ist ein Geheimtextalphabet, in dem Schlüsselwörter codiert werden, dh Wörter dr Zeichen ersetzt werden. Es ist allerdings nicht viel sicherer als eine einfache monalphabetische Verschlüsselung und setzte sich nicht als neue Geheimschrift durch. Der Florentiner Mathematiker Leon Battista Alberti hatte im 15. Jh die zündende Idee: Warum nicht einfach statt nur einem zwei oder mehr Geheimtextalphabete benutzen? Man könnte in einer abgesprochenen Reihenfolge zwischen ihnen umher springen. Dies hätte den Vorteil, daß man nicht nur eine Möglichkeit hätte einen Buchstaben zu verschlüsseln, sondern zwei oder mehr, sodaß dem Text mit der Häufigkeitsanalyse nicht mehr beizukommen sei. Diese Methode wurde ein gutes Jh später weiter ausgereift.

Die Vigenère-Verschlüsselung

Die Vigenère-Verschlüsselung war lange Zeit die sicherste Verschlüsselung überhaupt. Es wurde sogar geglaubt, daß sie unknackbar sei. Sie trug den Beinamen: Le Chiffre indéchiffrable. (Bei korrekter Anwendung, dh mit zufallsgeneriertem Einmalschlüssel, welcher mindestens so lang wie der zu verschlüsselnde Text ist, kann die Vigenère-Verschlüsselung tatsächlich nicht geknackt werden.) Sie wurde von einer Reihe von Männern entwickelt ua zB Alberti, doch sie trägt den Namen der Person, die sie zur Endform ausreifte: Blaise de Vigenère. Das System dieser Verschlüsselung beruht auf der parallelen Verwendung mehrerer Caesar-Chiffren. Dies lässt sich in einem Vigenère-Quadrat darstellen.

Wenn man damit jetzt etwas verschlüsseln möchte, dann muß man sich ein Schlüssel-Wort aussuchen. Die Länge des Schlüsselwortes bestimmt die Anzahl der parallel verwendeten Caesar-Chiffren, seine Buchstaben legen die Verschiebung fest. Als Beispielschlüssel wählen wir „hallo“. Mit Hilfe des Vigenère-Quadrats und unserem Schlüsselwort „hallo“ kann man eine Nachricht, zB „liebe“, folgendermaßen verschlüsseln:

hallo
liebe

Wenn wir jetzt den ersten Buchstaben, Klein-L, verschlüsseln wollen, dann sehen wir, daß darüber ein H steht und jetzt sehen wir in dem Vigenère-Quadrat nach. Dafür suchen wir erst einmal die Zeile, die mit H beginnt und dann fahren wir vom Buchstaben L des Klaralphabets die Spalte runter, bis sie sich mit der H-Zeile, die wir eben ermittelt haben, schneidet. Das wäre bei dem S.

Also:

hallo
liebe

S....

Jetzt verschlüsseln wir die übrigen Buchstaben auf die gleiche Art und Weise. So das es dann

hallo
liebe

SIPMS

ergibt. „Liebe“ mit unserem Schlüsselwort verschlüsselt würde dann also SIPMS heißen. Bei längeren Sätzen oder Wörtern schreibt man das Schlüsselwort so oft darüber, wie der Text lang ist, Sätze werden ohne Leerzeichen geschrieben. Durch diese Verschlüsselungsmethode ist ein Buchstabe nie (bzw selten) gleich verschlüsselt und die Entschlüsselung wird sehr schwer. Wenn man nun kein einzelnes Schlüsselwort, sondern einen Schlüsselsatz benutzt, der genauso lang ist wie der Klartext, und dieser Schlüssel deshalb auch nicht wiederholt werden muß, ist die Vigenère-Verschlüsselung in der Tat nicht so einfach zu knacken, sondern nur, wenn man umständlich versucht Wörter der Nachricht zu erraten. Einen solchen langen Schlüssel erzielt man zum Beispiel, wenn man ein Buch vereinbart, in dem man die Sätze fortlaufend als Schlüssel benutzt. Und wenn sich der Sender und der Empfänger nicht auf einen „sinnvollen“ Schlüssel, sondern auf eine unsinnige Buchstabenfolge einigen, dann ist sie in der Tat nicht ohne technische Hilfsmittel zu knacken.

Die homophone Verschlüsselung (eine Monoalphabetische)

Bei der homophonen Substitution werden den Buchstaben des Klartextalphabet genauso viele Ersatzzeichen zugeordnet, daß die Häufigkeitsanalyse bei jedem Buchstaben die gleiche Häufigkeit erbringen würde, sie also nicht mehr greifen würde. ZB würde dem R im Deutschen ca. sieben Symbole zugeordnet werden, da es ungefähr 7 % aller Buchstaben in einem deutschen Text ausmachen würde. Auf dem ersten Blick scheint die homophone Verschlüsselung unlösbar, doch es gibt einen Anhaltspunkt und das ist das ganz „individuelle“ Verhalten der verschiedenen Buchstaben. ZB steht Q nur mit U zusammen, E taucht oft zusammen mit N oder R auf und es gibt Buchstaben, wie zB das N, die häufiger am Ende stehen, als andere. So bildet auch die Verschlüsselung keine perfekte Sicherheit.