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Grundlagen
Wir haben eine lesbare Botschaft, die verschlüsselt werden soll. Diese
wird Klartext genannt. Das, was aus der Botschaft werden soll, nämlich
eine unlesbare Mitteilung, nennt sich Geheimtext. Die Verfahren, die
aus dem Klartext den Geheimtext machen, und den Geheimtext wieder
in Klartext umwandeln, nennen wir Algorithmen. Eine weitere
Information wird benötigt: der Schlüssel. Er bestimmt, wie der
Algorithmus den Klartext ver- und den Geheimtext entschlüsseln soll.
Gerät er in falsche Hände, ist die Botschaft nicht mehr sicher.
Substitution vs. Transposition
Es gibt prinzipiell zwei Möglichkeiten, einen Text unlesbar zu machen.
Die eine, Substitution, ist ein Verfahren, bei dem jeder Buchstabe
durch einen anderen Buchstaben, durch eine Zahl, oder ein anderes
Zeichen ersetzt wird. Die Buchstaben behalten ihre Position im Text.
Bei der Transposition wechselt jeder Buchstabe innerhalb des Textes
seinen Platz, bleibt aber unverändert. Die meisten
Verschlüsselungsverfahren basieren auf Substitution, welche z. B. wie
folgt funktioniert:
Man hat ein so genanntes Klartextalphabet (A,B,C,D,E,...) und ein
Geheimtextalphabet, in dem jeder Buchstabe oder jedes Zeichen für
einen Buchstaben im Klartextalphabet steht. Zur Verdeutlichung:
Klartextalphabet:
A B C D E F G H I J K L M N O
Geheimtextalphabet:
X G I F K H U T E M P Y O R DWollen wir nun den Text HALLO BOB verschlüsseln, nehmen wir anstatt
des eigentlichen Buchstabens denjenigen, der darunter steht. Für H
also T, für A folglich X, usw. Der fertige Geheimtext lautet schließlich:
TXYYD GDG. Können Sie nun entschlüsseln, was UKTKEO bedeutet?
Entschlüsselt wird natürlich genau andersherum. Man nimmt das
Geheimtextalphabet und schaut, welcher Buchstabe jeweils darüber
steht. Übrigens: Das Geheimtextalphabet ist der Schlüssel.
Polyalphabetische vs. Monoalphabetische Verschlüsselung
Wie schon oben beschrieben, benötigt das Substitutionsverfahren ein
Geheimtextalphabet. Mann könnte aber statt einem auch zwei oder
sogar noch mehr, und diese abwechselnd benutzen.
Klartextalphabet:
A B C D E F G H I J K L M N O
Geheimtextalphabet 1:
X G I F K H U T E M P Y O R D
Geheimtextalphabet 2:
J F T R D W Q X C V E U G L HFür den ersten Buchstaben benutzen wir Geheimtextalphabet 1, für
den zweiten Geheimtextalphabet 2, für den dritten wieder
Geheimtextalphabet 1, etc. Verschlüsseln wir HI ALICE, wird das H
zwar noch durch T ersetzt, das I jedoch durch C aus
Geheimtextalphabet 2. Für A nehmen wir wiederum das X aus
Geheimtextalphabet 1. Der fertige Geheimtext lautet diesmal TC XUETK.
Angenommen, Sie erhalten eine verschlüsselte Botschaft, die
ETTUEDGDFCIX lautet, und Sie haben auf irgendeine Weise Kenntnis
von dem Schlüssel (die Geheimtextalphabete). Auf Trennzeichen
wurde diesmal verzichtet. Was will man Ihnen mitteilen?
Das Benutzen von mehr als einem Geheimtextalphabet macht den
Geheimtext deutlich sicherer, wie wir noch sehen werden. Auf jeden
Fall kennen wir jetzt den Unterschied zwischen Monoalphabetischer
Verschlüsselung (mit einem Geheimtextalphabet) und
Polyalphabetischer Verschlüsselung (mit mehreren
Geheimtextalphabeten).
Symmetrische vs. Asymmetrische Kryptographie
Der Unterschied zwischen symmetrischer und asymmetrischer
Kryptographie besteht darin, dass bei symmetrischer ein Schlüssel zum
Ver- als auch zum Entschlüsseln genutzt wird, während in der
asymmetrischen Kryptographie zwei Schlüssel existieren: einer zum
Verschlüsseln und einer zum Entschlüsseln. Die von uns bisher
angewandte Methode gehört zur symmetrischen Kryptographie,
genauso wie die meisten Verfahren, die wir kennen lernen werden.