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Verschlüsselungsverfahren - Kryptologie
Einstieg: https://inf-schule.de/kryptologie
Die Kryptologie mathematische Teildisziplin, die sich mit der Verschlüsselung von Informationen beschäftigt.
Sie lässt sich einteilen in die:
- Kryptographie - Lehre vom Verschlüsseln
- Kryptoanalyse - Lehre vom Entschlüsseln
Historische Verschlüsselungsverfahren
Informationen werden nicht erst seit dem Computerzeitalter verschlüsselt. Bereits die alten Griechen Und Römer verwendeten Verschlüsselungen.
Cäsar-Chiffre
Ein Nachteil der meisten Geheimschriften ist die Tatsache, dass sie unwirksam sind,sobald einmal das Verschlüsselungsprinzip verraten wurde. Besser wäre es, wenn es zu einem Chiffriersystem mehrere Schlüssel geben würde, die abwechselnd verwendet werden. Ein Beispiel für ein solches Verschlüsselungssystem ist das Cäsarchiffre. Cäsar benutzte dieses Verschlüsselungssystem während seiner Feldzüge.
Beim Cäsarchiffre wird jeder Buchstabe des lateinischen Alphabets durch den entsprechenden Buchstabe ersetzt der eine bestimmte Anzahl an Stellen weiter steht, z.B. A durch E, B durch F, C durch G, … ,X durch C, Z durch D. Der Schlüssel ist dabei die Anzahl der Stellen, um die der Buchstabe verschoben wurde. In unserem Fall wäre also der Schlüssel 4.
Als Hilfsmittel zum Verschlüsseln kann man eine Cäsarscheibe benutzen:
Aufgabe 1:
Bastele dir eine Cäsarscheibe! Wie viele Verschiedene Schlüssel gibt es beim Cäsarverfahren?
Alternativ kannst du auch eine interaktive Cäsarscheibe benutzen: https://www.inf-schule.de/kids/datennetze/verschluesselung/caesar !
Aufgabe 2:
Der Text „Olbal pza zjovlulz Dlaaly“ wurde mit dem Schlüssel 7 verschlüsselt. Entschlüssele ihn!
Aufgabe 3:
Verschlüssele einen Satz mit einem von die dir selbst gewählten Schlüssel. Tausche den Text jeweils mit deinem Nachbarn aus und entschlüssele ihn!
Beim Cäsarverfahren gibt es nicht viele verschiedene Verschlüsselungsmöglichkeiten, deshalb ist es mit dem Computer relativ schnell möglich, einfach alle Möglichkeiten durchzuprobieren. Eine weitere Schwäche des Cäsarverfahrens ist es, dass alle Buchstaben immer wieder mit denselben Schlüssel verschlüsselt werden. Da E der häufigste Buchstabe im deutschem Alphabet ist, kann man somit einfach den häufigsten Buchstaben im verschlüsselten Text suchen. Dieser ist mit großer Wahrscheinlichkeit das E. Somit kann man auf den Schlüssel schließen.
Aufgabe 4:
Entschlüssele den Text KJUM RBC FNRQWJLQCNW durch ausprobieren aller Möglichkeiten! Verwende dazu die Datei caesar.ods!
Aufgabe 5:
Entschlüssele den Text NZ FRR VFFG RVA ERU IVRY XYRR mit Hilfe der Häufigkeitsanalyse. Verwende dazu die Datei caesar.ods!
Vigenère-Chiffre
Um die Häufigkeitsanalyse zu umgehen und um die Anzahl der Möglichkeiten zu vergrößern, verbesserte der Franzose Blaise de Vigenère das Verfahren von Cäsar im 16. Jahrhundert und erfand damit das Vigenère-Chiffre.
Vigenère benutzte zum Verschlüsseln die folgende Tabelle:
In jeder Zeile steht ein Cäsaralphabet was um einen Buchstaben versetzt ist. Um einen Text zu verschlüsseln nimmt man ein geheimwort, und schreibt es über den Text z.B. Informatik. Entsprechend dem Geheimwort nimmt man als Schlüssel die Zeile in der jeweilige Buchstabe des Geheimworts auftaucht.
Beispiel:
Schlüsselwort InformatikInfor Klartext Heute ist Party Geheimtext Przhv ilb Xnwhp
Der erste Buchstabe des Geheimworts ist I, also wird das H von Heute mit dem Schlüssel in der Zeile verschlüsselt, in der I als erster Buchstabe steht H → P. Der zweite Buchstabe des Geheimworts ist n, also wird das e von Heute mit dem Schlüssel in der Zeile verschlüsselt, in der n als erster Buchstabe steht e → r usw.
Aufgabe 6:
Verschlüssele den Text STARWARS IST KLASSE mit dem Schlüsselwort Yoda!
Aufgabe 7:
Der folgende Text wurde mit dem Schlüsselwort Geheim verschlüsselt: CMY AONVLMJQT IETP OSECEAV Entschlüssele ihn!