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Verschiebechiffren und affine Chiffren

Andre Rohrberg

Als Verschiebechiffren werden symmetrische Verschlüsselungsmethoden bezeichnet, welche sich einer (buchstabenweisen) Verschiebung des Dechiffrats, um einen Schlüssel X, bedienen, um das Chiffrat zu erzeugen. Der Schlüssel X gibt an, um wieviele Stellen im Alphabet der Klartextbuchstabe verschoben werden muss, um den verschlüsselten Buchstaben zu erhalten.

Häufig werden Verschiebechiffren auch unter dem Namen ‚Substitutionschiffren‘ zusammengefasst.

Ein verschlüsseltes A nach dem Schlüssel 3 wird demnach als D dargestellt, ein B als ein E und so fort.

Als prominente Beispiele für Verschiebechiffren finden sich, unter den ältesten bekannten kryptographischen Methoden, etwa die Cäsar oder die Atbash Chiffre.

Gemeinhin wird das zugrunde liegende Alphabet beziffert, um eine mathematische Bearbeitbarkeit zu erzielen und, heutzutage, um die Ver- und Entschlüsselung durch einen Algorithmus automatisieren zu können.
So wird etwa dem lateinischen A, als erstem Buchstaben unseres Alphabets, die Ziffer 0 zugeordnet, dem B die 1, und so fort.

Sowohl das lateinische als auch andere bekannte Alphabetsysteme verfügen über eine endliche Menge von Buchstaben, woraus sich bei der Nummerierung folglich eine endliche Menge ganzer Zahlen ergibt;
Etwa 0-25 für die Lettern A-Z.
Da der Schlüssel für eine einfache Verschiebung aus der Menge dieser Elemente gewählt werden muss (ein Schlüssel >25 wäre nicht sinnvoll, da die Zählung einfach wieder von vorn beginnen würde), lässt sich eine einfache Verschiebechiffre sehr leicht brechen.

Führt der Kryptanalyst beispielsweise eine Häufigkeitsanalyse durch, mit dem Wissen, dass der im Deutschen häufigst verwendete Buchstabe das ‚E‘ ist, ergibt sich aus dem Ergebnis mit hoher Wahrscheinlichkeit der korrekte Schlüssel für das gesamte Chiffrat. Andernfalls verbleiben 24 andere Möglichkeiten, welche sich durch ausprobieren ausschließen oder validieren lassen.

Verschiebechiffren, welche durch Addition des Schlüssels Daten verschlüsseln, die zusätzlich mit einem Teil des Schlüssels multipliziert werden, werden auch als affine Chiffren bezeichnet.

 

Verwendete Literatur:

  • Buchmann (2016): Einführung in die Kryptographie, 6. überarb. Aufl..
  • Paar und Pelzl (2016): Kryptografie verständlich.

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