Vigenère-Verschlüsselung

Die Vigenère-Verschlüsselung ist ein Verschlüsselungsverfahren aus dem 16. Jahrhundert und galt lange Zeit als unlösbar. Erst nach 300 Jahren konnte sie zum ersten Mal entziffert werden.

Vorgehen zum Verschlüsseln

Ähnlich wie bei der Caesar-Verschlüsselung werden die einzelnen Buchstaben des Klartexts im Alphabet zyklisch weitergeschoben. Die entscheidende neue Idee war jedoch, nicht jeden Buchstaben um den selben Wert nach hinten zu verschieben, sondern stattdessen ein Codewort als Schlüssel zu verwenden und den 1. Buchstaben des Textes mit dem 1. Buchstaben des Schlüssels, den 2. mit dem 2. des Schlüssels, usw. Ist man am Ende des Schlüssels angelangt beginnt man wieder mit dem 1. Buchstaben.

Beispiel

Text: Fischers Fritz fischt frische Fische Schlüssel: ZUNGENBRECHER

Als erstes werden den Buchstaben des Klartextes der richtige Schlüssel zugeordnet:

 Klartext: FISCHERSFRITZFISCHTFRISCHEFISCHE
Schlüssel: ZUNGENBRECHERZUNGENBRECHERZUNGEN

Jetzt werden die Zeichen einzeln mit einer Caesarverschiebung verschlüsselt. Das F wird mit Z (also 25) verschlüsselt, das I mit U (also 20) usw.

  Klartext: FISCHERS FRITZ FISCHT FRISCHE FISCHE
 Schlüssel: ZUNGENBR ECHER ZUNGEN BRECHER ZUNGEN
Geheimtext: ECFILRSJ JTPXQ ECFILG GIMUJLV ECFILR

Also ist der Geheimtext nach dem Verschlüsseln: ECFILRSJ JTPXQ ECFILG GIMUJLV ECFILR (Die Leerzeichen werden normalerweiße entfernt, um die Sicherheit zu erhöhen)

Vorgehen zum Entschlüsseln

Das Entschlüsseln funktioniert fast genau wie das Verschlüsseln. Man verwendet das selbe Codewort, allerdings verschiebt man die Buchstaben des Geheimtexts im Alphabet zurück um den Klartext zu erhalten.

Sicherheit des Verfahrens

Das Verfahren gilt heute nichtmehr als sicher. Mit langen Schlüsseln ist eine Entzifferung jedoch auch nur schwer möglich. Dadurch dass gleiche Buchstaben im Klartext zu unterschiedlichen Buchstaben im Geheimtext verschlüsselt werde, ist eine Häufigkeitsanalyse der Buchstaben nutzlos. Auch die Anzahl der möglichen Schlüssel ist zu groß für einen Brute-Force-Angriff, der alle Schlüssel durchprobiert. Insofern ist die Vigenère-Verschlüsselung sehr viel sicherer als die ähnliche Caesar-Verschlüsselung.

Kryptoanalyse

Es gibt jedoch auch hier systematische Analysen, um die Verschlüsselung zu entziffern. Normalerweiße versucht man zunächst die Schlüssellänge zu bestimmen. Hat man dies geschafft, teilt man den Text in entsprechend lange Blöcke ein. Da der 1. Buchstabe von jedem der Blöcke mit dem selben Buchstaben verschlüsselt wurde, kann man diese zusammen als Caesar-verschlüsselt ansehen, ebenso alle 2. Buchstaben, alle 3. Buchstaben usw.

Die Caesar-Verschlüsselung ist dann mittels Häufigkeitsanalysen wieder leicht entschlüsselbar.

Wie findet man die Schlüssellänge heraus?

Um die Schlüssellänge zu finden kann man im Geheimtext nach Stellen suchen, die mehrere Buchstaben lang gleich sind. Im Beispiel "Fischers Fritz" findet man eine wichtige Stelle: ECFILRSJ JTPXQ ECFILG GIMUJLV ECFILR

Man kann jetzt vermuten, dass diese Stellen im Klartext gleich waren und mit dem selben Abschnitt des Schlüssels verschlüsselt wurden.

Vom Anfang des ersten Vorkommens bis zum Anfang des zweiten sind es 13 Buchstaben. Vom Anfang des zweiten Vorkommens bis zum Anfang des dritten sind es ebenfalls 13. Das Schlüsselwort hat also vermutlich auch diese Länge.

Anmerkungen

  • Verwendet man einen zufällig erstellten Schlüssel, der genauso lang ist wie der Klartext und benutzt man diesen nur ein einziges Mal, so ist die Verschlüsselung perfekt sicher, kann also ohne Schlüssel nie entschlüsselt werden. Dieses Verfahren nennt sich One-Time-Pad.

    Die Schwierigkeit liegt darin, in vertretbarer Zeit wirklich zufällige Zahlen zu generieren, was im Computer kaum möglich ist. In den meisten Fällen handelt es sich um Pseudozufallszahlen, also Zahlen, die zufällig aussehen aber berechenbar sind. Hier kryptographisch sichere Zufallszahlengeneratoren zu finden ist sehr wichtig für die Sicherheit der Verfahren. Eine Ausnahme bietet zum Beispiel die Webseite Random.org , die wirklich zufällige Zahlen generiert.

  • Man kann zum Verschlüsseln das Vigenére-Quadrat als Hilfsmittel benutzen.


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