1 Übersicht
In diesem Kurs soll die Vigenère-Verschlüsselung programmiert werden. Als Werkzeug wird die Tabellenkalkulation verwendet.
Voraussetzungen
Du solltest zuerst den Kurs zur Caesar-Verschlüsselung gemacht haben, da auf dem Ergebnis aus diesem Kurs aufgebaut wird.
Dauer
Die geschätzte Dauer für die Bearbeitung des Kurses ist 30 Minuten.
2 Die Vigenère-Verschlüsselung
Wenn du die Vigenère-Verschlüsselung bereits kennst, kannst du gleich mit Schritt 1 anfangen.
Die Vigenère-Verschlüsselung ist eine Weiterentwicklung der Caesar-Chiffre. Sie wurde im 16. Jahrhundert entwickelt und konnte erst nach 300 Jahren zum ersten Mal geknackt werden.
Methode zum Verschlüsseln
Statt jeden Buchstaben mit demselben Schlüssel zu verschieben, wählt man bei der Vigenère-Verschlüsselung am Anfang ein Schlüsselwort. Der erste Buchstabe des Textes wird dann mit dem Zahlenwert des ersten Buchstaben des Schlüsselwortes verschlüsselt, der zweite mit dem zweiten, und so weiter. Ist das Schlüsselwort zu Ende fängt man wieder mit dem ersten Buchstaben an.
Blaise de Vigenère
Beispiel
Das Wort "VIGENERE" soll mit dem Schlüssel "PASS" verschlüsselt werden. Zuerst schreibst du unter die Buchstaben des Klartextes den Buchstaben des Schlüssels, mit dem er verschlüsselt wird
Klartext: V I G E N E R ESchlüssel: P A S S P A S S
Nun wandelst du die Schlüssel in Zahlen um. A entspricht einer Verschiebung von 0, B der 1, usw.
Klartext: V I G E N E R E Schlüssel: P A S S P A S SZahl: 15 0 18 18 15 0 18 18
Nun verschiebst du die einzelnen Buchstaben wie im Caesar-Verfahren.
Klartext: V I G E N E R EZahl: 15 0 18 18 15 0 18 18Verschlüsselt: K I Y W C E J W
Ergebnis: KIYWCEJW
3 Aufgaben zur Vigenère-Verschlüsselung
Laden
Das Entschlüsseln geht genau wie das Verschlüsseln, nur dass du im Alphabet rückwärts gehst.
Laden
4 Schritt 1: Schlüssel verlängern
Wie du bei der Verschlüsselung gesehen hast, muss zunächst der Schlüssel auf die Länge der Nachricht verlängert werden.
Kopiere deinen Code aus dem Caesar-Kurs und lasse oben 4 zusätzliche Zeilen Platz. Diese brauchst du, um das Schlüsselwort zu verlängern.
Gib zunächst in der ersten Zeile das Schlüsselwort ein. In der Zeile darunter musst du die Länge des Schlüsselwortes berechnen lassen.
Um die Buchstaben einzeln zu verschlüsseln, musst du zunächst die Stelle im Schlüsselwort finden, mit der verschlüsselt werden soll.
Versuche diese Zeile mit Zahlen zu erstellen. Wichtig: Wenn dein Passwort 4 Zeichen lang ist, muss nach der 4 wieder mit 1 begonnen werden! Genauso muss es aber auch mit einem 6 Zeichen langen Passwort funktionieren.
5 Schritt 2: Schlüsselbuchstaben in Zahlen umwandeln
Ergänze in der 4. Zeile den Buchstaben des Schlüsselwortes, mit dem der Klartextbuchstabe verschlüsselt werden soll.
Wandle ihn anschließend in eine Zahl um, wobei A = 0, B = 1, … Z = 25 sein soll.
6 Schritt 3: Verschiebung anpassen
Im Moment wird bei der Verschiebung in Zeile 12 noch jedes Mal der gleiche Schlüsselwert verwendet (nämlich $B5). Um die Caesar-Verschlüsselung nun zur Vigenère-Verschlüsselung "umzuwandeln", muss dies jedoch angepasst werden, sodass immer der Buchstabe der eigenen Spalte verwendet wird.
Dafür musst du nur das $B5 zu B5 ändern und dann die Formel auf die Zeile anwenden.
Herzlichen Glückwunsch, du hast jetzt dein eigenes Programm zur Vigenère-Verschlüsselung!
7 Wie sicher ist die Verschlüsselung?
Das entstandene Programm ist deutlich sicherer als die Caesar-Verschlüsselung, denn gleiche Buchstaben können zu unterschiedlichen Buchstaben verschlüsselt werden. Man spricht von einer polyalphabetischen Chiffre (bzw. genauer: polyalphabetische Substitution, also Ersetzungschiffre). Dadurch ist die Chiffre geschützt vor normalen Häufigkeitsanalysen, die monoalphabetische Chiffren (wie z. B. Caesar) sehr schnell knacken.
Dennoch gilt die Chiffre heute nicht mehr als sicher. Das liegt daran, dass man die Chiffre entschlüsseln kann, wenn der Text viel länger ist als der Schlüssel. Ist der Schlüssel z. B. nur 4 Zeichen lang, dann wird jeder 4. Buchstabe mit demselben Buchstaben verschlüsselt. Nimmt man also nur jeden 4. Buchstaben aus dem Text wird das knacken genauso leicht wie bei Caesar, also eine einfache Häufigkeitsanalyse. Dies wiederholt man 4-mal und hat den gesamten Schlüssel.
8 Was passiert bei einem langen Schlüssel?
Je länger der Schlüssel, desto sicherer ist das Verfahren. Nimmt man einen komplett zufällig erzeugten Schlüssel, der genauso lang ist wie der Klartext, und verwendet den Schlüssel nur einmal, so ist das Verfahren sogar perfekt sicher. Das bedeutet, dass es zu sicher ist und nachweislich nicht geknackt werden kann.
Das liegt daran, dass dann jeder Klartext möglich und gleich wahrscheinlich ist. Man nennt dieses Verfahren auch One-Time-Pad.
9 Programm ausprobieren
Hat dir der Kurs gefallen? Schreibe einen Kommentar auf diese Seite, den du mit deinem Programm und einem von dir gewählten Schlüssel verschlüsselst!
Wichtig: Schreibe den Schlüssel mit dazu, sonst kann ihn niemand lesen. Wie du auf den beiden vorherigen Seiten erfahren hast, lässt sich die Vigenère-Verschlüsselung nämlich ohne Schlüssel bei kurzen Texten kaum knacken.
