Methode in Camp 3

Substitution

(Von lateinisch substituere = ersetzen)

Bei diesem Verschlüsselungsverfahren wird ein verändertes oder gänzlich anderes Alphabet verwendet, um Nachrichten geheim zu übertragen. Die Buchstaben oder Zeichen einer Nachricht werden dabei durch andere Buchstaben oder Zeichen ersetzt.

Kurz: Die Buchstaben verändern, was sie sind, aber bleiben, wo sie sind.

Freimaurer

Dies ist eine Verschlüsselung, die im 18. Jahrhundert von den Freimaurern (einem Geheimbund) benutzt wurde. Zum Verschlüsseln wird jeder Buchstabe durch Linien und Punkte ersetzt, je nachdem, wo er im Muster (dem Schlüssel) positioniert ist:

Dabei wird nicht zwischen Groß- und Kleinschreibung unterschieden.

So wird aus dem ganzes Alphabet folgendes:

Beispiel

Das Wort HALLO wird in der Freimaurer-Chiffre so geschrieben:

Aufgabe 1

Kannst du folgenden Text entschlüsseln? Notiere die Lösung.

Aufgabe 2

Verschlüssele die Nachricht "Bleibt im Versteck" mit der Freimaurer-Chiffre.

Profi-Aufgabe

Diese Verschlüsselung ist nicht sehr sicher. Das Wort aus dem Beispiel lässt sich zum Beispiel recht leicht knacken. Hast du eine Idee, wie man einen ganzen Text, der in der Freimaurer-Chiffre geschrieben ist, ohne deren Schlüssel knacken könnte?

Caesar-Verschlüsselung

Der römische Feldherr Julius Caesar (100 bis 44 v. Chr.) verschlüsselte seine geheimen Nachrichten, indem er jeden Buchstaben nicht durch ein anderes Zeichen, aber einen anderen Buchstaben ersetzte. Dabei wurde der Buchstabe immer durch den um eine bestimmte Anzahl von Stellen im Alphabet verschobenen Buchstaben ersetzt. Diese Anzahl der Stellen heißt Caesar-Schlüssel.

Beispiel

Beim Schlüssel Caesar 3 nimmt man immer den Buchstaben, der im Alphabet drei Stellen weiter rechts steht. Dazu schriebt man das Alphabet zweimal untereinander. Das untere Alphabet allerdings um drei Stellen verschoben:

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

D

E

F

G

H

I

J

K

L

M

N

O

P

Q

R

S

T

U

V

W

X

Y

Z

A

B

C

Damit ersetzt man also in seinem Text jedes A durch ein D, jedes B durch ein E usw. Beachte, dass X durch A ersetzt wird, also das Alphabet nach dem Z einfach mit A weitergeschrieben wird.

Damit nicht jedesmal die beiden gegeneinander verschobenen Alphabete aufgeschrieben werden müssen, kann auch eine sogenannte Chiffrierscheibe benutzt werden. In der Abbildung ist solch eine Scheibe mit dem Schlüssel 13 (A wird N) eingestellt:

Verbesserung

Die normale Caesar-Verschlüsselung ist ziemlich leicht zu knacken. Etwas schwieriger wird es, wenn das Verfahren mit einem Schlüsselwort kombiniert wird. Diese Verschlüsselung funktioniert so:

- Sender und Empfänger einigen sich auf ein Schlüsselwort.

- Dieses Wort schreibst du unter ein normales Alphabet. Buchstaben, die doppelt vorkommen, lässt du dabei weg

Anschließend wird das Alphabet mit den noch nicht benutzten Buchstaben, in alphabetischer Reihenfolge beim letzten Buchstaben des Schlüsselworts beginnend, aufgefüllt. Kein Buchstabe darf doppelt vorkommen.

Lautet das Schlüsselwort beispielsweise GEHEIMSCHRIFT, so entsteht folgende - viel schwieriger zu knackende - Verschiebung im Alphabet:

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

G

E

H

I

M

S

C

R

F

T

U

V

W

X

Y

Z

A

B

D

J

K

L

N

O

P

Q

Hier kannst du für die Aufgaben einstellen, wie weit der Caesar-Schlüssel das Alphabet verschieben soll:

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

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

Aufgabe 1

Entschlüsselt die folgenden beiden Nachrichten. Mögliche Schlüssel sind Caesar 2, 7, 10 oder 13. Einer ist jeweils der richtige Schlüssel.

Tipp: Beim Entschlüsseln muss man die Buchstaben zurück verschieben, also in der Tabelle von unten nach oben lesen.

a) SPLIL RSLVWHAYH, AYLMMLU DPY BUZ ILP KLU WFYHTPKLU?

b) YVRORE PNRFNE, VPU JREQR QN FRVA.

Aufgabe 2

Könnt ihr die Nachricht ohne bekannten Schlüssel entschlüsseln?

YHQL YLGL YLFL

Aufgabe 3

Marius schlägt vor: "Wenn die Caesar-Verschlüsselung so einfach zu brechen ist, dann verschlüssele ich meinen Text halt einfach zweimal, dann ist er doppelt so gut geschützt!" Was sagst du dazu?

Aufgabe 4

Verschlüsselt und entschlüsselt gegenseitig den Titel eures Lieblingsfilmes mit dem Schlüsselwort FILM.

Aufgabe 5

Entschlüssele die folgende Nachricht. Das Schüsselwort ist MEISTERDETEKTIV.

STG HIKMJU YVTDJ KVAJTG STG CMGXEMAX

Profi-Aufgabe

Fällt dir eine Möglichkeit ein, wie du einen Text entschlüsseln kannst, ohne alle Schlüssel durchzuprobieren?

Tipp: Nutze dabei eine bestimmte Eigenschaft einer Sprache (z.B. Deutsch) aus.

Vigenère-Verschlüsselung

Damit Verschlüsselungen nach der Substitutions-Methode noch sicherer werden, können die Zeichen, in die ein Buchstabe verändert wird, immer wieder verschieden sein. Solche Verschlüsselungen heißen polyalphabetische Substitution. (Von lateinisch poly = viel)

Der Franzose Blaise de Vigenère (1523 bis 1596) entwickelte ein Verschlüsselungsverfahren, das viele verschobene Alphabete verwendet. Dazu werden alle möglichen Alphabetverschiebungen untereinander geschrieben — das sind 26 Alphabete. Das Ganze heißt dann Vigenère-Quadrat und sieht so aus:

Verschlüsseln geht damit so:

- Sender und Empfänger einigen sich auf ein Schlüsselwort. Dieses wird unter die Nachricht geschrieben. Unter jeden Buchstaben der Nachricht wird ein Buchstabe des Schlüsselwortes geschrieben. Das Schlüsselwort wird dabei ständig wiederholt.

- Nun nimmt man sich jeweils einen Buchstaben der Nachricht und den zugehörigen Buchstaben des Schlüsselwortes.

- Der Buchstabe im Vigenère-Quadrat, der in der Spalte des Nachrichten-Buchstabens und der Zeile des Schlüssel-Buchstabens liegt, ist der verschlüsselte Buchstabe.

Beispiel

Eine Nachricht soll mit dem Schlüssel "EINFACH" geheim übertragen werden:

MORGEN ABEND UM NEUN GEHTS LOS (Nachricht)

EINFAC HEINF AC HEIN FACHE INF (Schlüssel)

QWELEP HFMAI UO UICA LEJAW TBX (Geheimtext)

Das erste M der Nachricht wird dabei mit dem Schlüssel-Buchstaben E zu einem Q verschlüsselt.

Vigenère-Quadrat für die Aufgaben:

Aufgabe 1

Verschlüssle deinen Vornamen mit dem Schlüsselwort HUT.

Aufgabe 2

Entschlüssle folgenden Text mit dem Schlüsselwort ROT:

XIM XSFRQAK

Aufgabe 3

Beschreibe ähnlich zum Verschlüsseln, wie das Entschlüsseln funktioniert.