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Die Vigenère-Verschlüsselung ist die bekannteste unter allen polyalphabetischen Chiffren. Sie wurde im Jahre1586 von dem französischen Diplomaten Blaise de Vigenère (1523 bis 1596) der Öffentlichkeit zugänglich gemacht. Der Hauptgedanke dieser Methode ist, verschiedene monoalphabetische Chiffren im Wechsel zu benutzen. Zur Chiffrierung der Nachrichten nach dem Algorithmus von Vigenère braucht man unbedingt ein Schlüsselwort und das Vigenère-Quadrat. Ohne Schlüsselwort kann man nicht sagen, welche Geheimtextzeichen den Klartextzeichen entsprechen. Dabei kann das Schlüsselwort jede beliebige Buchstabenfolge sein.
Um diese Verschlüsselungsmethode zu demonstrieren nehmen wir ein Beispiel.
Wir wählen ein beliebiges Schlüsselwort, z.B. „HALLO“ und schreiben dieses Wort
zeichenweise über den Klartext, und zwar so lange, bis die Länge des Klartextes
erreicht ist:
Schlüsselwort: H A L L O H A L L O H A L
Klartext: k r y p t
o g r a p h i e
Geheimtext: R R J A H V G C L D
O I P
Das Schreiben des Geheimtextes ist wie folgt zu erklären: Der über einem bestimmten Klartextzeichen stehende Schlüsselwortbuchstabe und der direkt darunterliegende Klartextbuchstabe bestimmen anhand des Vigenère-Quadrates das Chiffre-Alphabet, mit dem der Klartextbuchstabe zu verschlüsseln ist.[BEUTLSP]
Also: den ersten Geheimtextbuchstaben „R“ bekommen wir, wenn wir im
Vigenère-Quadrat in der Zeile „H“ und der Spalte „k“ nachschauen. Weiter suchen
wir in der Zeile „A“ den Buchstabe in der Spalte „r“; dieser ist ebenfalls ein
„R“. (Das ist nur ein Zufall, daß zwei gleiche Geheimtextbuchstaben
hintereinander stehen.) In gleicher Weise führen wir die Verschlüsselung weiter
durch.
Aufbau des Vigenère-Quadrates:
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Z A B C D E F C H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y
Die Verschlüsselungsmethode von Vigenère wurde bereits in den frühen Jahren geknackt. Der erste Angriff wurde 1863 von dem preussischen Infanteriemajor Friedrich Wilhelm Kasiski (1805 bis 1881) veröffentlicht. Der zweite wurde im Jahr 1925 von Colonel William Frederick Friedman (1891 bis 1969) entwickelt. Die beiden Verfahren, der Kasiski-Test und der Friedman-Test, gelten als äußerst wichtig in der Kryptoanalyse.
Obiges Beispiel zeigt die Funktionionsweise des Vigenère-Chiffres recht anschaulich. Im Zeitalter der Computer ist es jedoch möglich, ja sogar notwendig die Vorgehensweise zu algorithmieren und mathematisch auszudrücken. Die mathematische Beschreibung des Vigenère-Verfahrens sieht nun folgendermaßen aus:
Geheimtext = Klartext + Schlüssel
Man kann dies leicht nachvollziehen, wenn man den Buchstaben des Alphabets
Zahlen zuordnet: A=0, B=1, C=2, ... , Z=25
Im obigen Beispiel sieht das so aus:
K + H = ? H=7; K=10 -> 10+7=17 -> 17=R
Die Umkehrung lautet Klartext = Kryptogramm - Schlüssel, also
R - H = ? -> 17-7=10 -> 10=K
Da diese Gleichung drei Variablen besitzt kann man noch zwei andere Rechenoperationen ausführen.
Kryptogramm = Schlüssel - Klartext (
Beaufort-Chiffre 1)
Kryptogramm = Klartext - Schlüssel ( Beaufort-Chiffre
2)
Diese Rechenoperationen sind analog zu obigem Beispiel auszuführen und stellen lediglich eine Abwandlung des Vigenère-Verfahrens dar. Im folgenden werden noch weitere Abwandlungen dieses Verfahrens dargestellt. [ALLGEMN]