Aristocrat

Ein einfaches Beispiel für ein Aristocrat-Rätsel wäre:

RDHM NCDQ MHBGSRDHM, CZR HRS GHDQ CHD EQZFD.

Patristocrat

Als Patristocrat sähe die Aufgabe wie folgt aus:

RDHMN CDQMH BGSRD HMCZR HRSGH DQCHD EQZFD

Der Klartext ist in beiden Fällen hier zu finden.

Einfache monoalphabetische Substitution

Ein Beispiel für eine monoalphabetische Verschlüsselung ist das folgende Verfahren: Hierbei werden einzelne Buchstaben des Klartextes mithilfe des Schlüsselalphabets in einzelne Zeichen des Geheimtextes substituiert. Diese Methode wird daher präzise als „monographische monoalphabetische monopartite Substitution“ oder schlicht auch als „einfache monoalphabetische Substitution“ bezeichnet.

Klartextalphabet:

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

Geheimalphabet:

U

F

L

P

W

D

R

A

S

J

M

C

O

N

Q

Y

B

V

T

E

X

H

Z

K

G

I

Aus dem Klartext „wikipedia ist informativ“ wird nach Verschlüsselung der Geheimtext „ZSMSYWPSU STE SNDQVOUESH“. Der Klartext lässt sich durch Entschlüsselung wieder aus dem Geheimtext rekonstruieren, indem man dort die Buchstaben in der zweiten Zeile durch die der ersten Zeile ersetzt. Der Geheimtext, auch als Chiffrat bezeichnet, wird zur leichteren Unterscheidung vom Klartext zumeist mit Großbuchstaben geschrieben.

Caesar-Verschlüsselung

Dies ist ein Sonderfall der einfachen monoalphabetischen Substitution, wobei das zur Verschlüsselung verwendete Alphabet durch zyklisches Verschieben jedes einzelnen Buchstabens des Standardalphabets gewonnen wird. Die Anzahl der Plätze, um die verschoben wird, ist der Schlüssel. Schon Caesar benutzte dieses Verfahren, zumeist mit dem Schlüssel „C“, was einer Verschiebung um drei Buchstaben entspricht.

Beispiel für die Caesar-Verschlüsselung:

  Klartextalphabet:   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
 Geheimtextalphabet: 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

Bei diesem Beispiel wird das Wort „wikipedia“ als „ZLNLSHGLD“ verschlüsselt.

Geheimalphabeterstellung

Es gibt unterschiedliche Methoden, um das zur Ver- und Entschlüsselung benötigte Geheimalphabet zu erzeugen. Besonders einfache (und besonders unsichere) Varianten sind

• Caesar-Verschiebung: Hier sind nur 25 verschiedene Schlüssel möglich. Beispiel mit Schlüssel E, also Verschiebung um fünf Zeichen:

  Klar: abcdefghijklmnopqrstuvwxyz
Geheim: FGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABCDE

• Atbasch: Revertiertes Alphabet, nur ein einziger fester Schlüssel verfügbar:

  Klar: abcdefghijklmnopqrstuvwxyz
Geheim: ZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA

Daneben ist die Erzeugung eines verwürfelten Geheimalphabets mithilfe eines Kennworts (Schlüssel) üblich. Vorteil dieser Methode ist, dass so eine Vielzahl von unterschiedlichen Geheimalphabeten gebildet werden kann, ohne dass man den Schlüssel in schriftlicher Form übermitteln müsste. Es genügt, dem befugten Empfänger das entsprechende Kennwort (Schlüssel) mündlich oder auf irgendeine andere (geheime) Weise zukommen zu lassen. Das Kennwort ist leicht zu merken und auf diese Weise gut vor Ausspähung geschützt. Sowohl Verschlüssler (Sender) als auch Entschlüssler (Empfänger) bilden auf gleiche Weise aus dem Kennwort das identische Geheimalphabet.

Beispielsweise vereinbaren sie als ihren geheimen Schlüssel das Kennwort „Regenschirm“. Zunächst entfernen sie alle mehrfach auftretenden Buchstaben aus dem Kennwort. Aus „Regenschirm“ wird so REGNSCHIM. Diese Buchstaben bilden den Anfang des Geheimalphabets. Der Rest des Alphabets, also die im Kennwort nicht auftretenden Buchstaben werden rechts aufgefüllt (unten durch Fettdruck hervorgehoben). So erhält man als Geheimalphabet

  Klar: abcdefghijklmnopqrstuvwxyz
Geheim: REGNSCHIMABDFJKLOPQTUVWXYZ

Besser ist es, die restlichen Buchstaben nicht alphabetisch, sondern in umgekehrt alphabetischer Reihenfolge (revertiert) aufzufüllen. So vermeidet man den Nachteil, dass ansonsten das Geheimalphabet häufig (wie auch hier) mit ...XYZ endet. Durch revertierte Auffüllung der restlichen Buchstaben des Alphabets nach dem Kennwort ergibt sich so als Geheimalphabet:

  Klar: abcdefghijklmnopqrstuvwxyz
Geheim: REGNSCHIMZYXWVUTQPOLKJFDBA

Als Alternative kann man auch die noch fehlenden Alphabetbuchstaben in alphabetischer Reihenfolge an den letzten Buchstaben des Kennworts anhängen (progressive Auffüllung) und so ein möglichst verwürfeltes Geheimalphabet erzeugen:

  Klar: abcdefghijklmnopqrstuvwxyz
Geheim: REGNSCHIMOPQTUVWXYZABDFJKL

Ebenso ist es denkbar, ein völlig zufällig verwürfeltes Geheimalphabet zu verwenden. Nachteilig dabei ist allerdings, dass sich die beiden Partner dieses in der Regel nicht im Kopf merken können. Es muss also notiert werden und kann dann eventuell ausgespäht werden.

  Klar: abcdefghijklmnopqrstuvwxyz
Geheim: NKJSZWHMLAVYFCPTBQRUOGIDXE

Unter Verwendung des obigen Geheimalphabetes wird der Klartext „Wasser kocht im Teekessel“ in den Geheimtext „INRRZQ VPJMU LF UZZVZRRZY“ umgewandelt. Natürlich würde man vor Übermittlung des Geheimtextes zur Erschwerung der unbefugten Entzifferung die Leerzeichen entfernen und den Text als „Wurm“ „INRRZQVPJMULFUZZVZRRZY“ oder in Gruppen „INRRZ QVPJM ULFUZ ZVZRR ZY“ übermitteln.

Häufigkeitsanalyse

Zur Entzifferung monoalphabetischer Verschlüsselungen ohne bekannten Schlüssel führt man eine Häufigkeitsanalyse der Buchstaben im Schlüsseltext durch und kann so auf gewisse Buchstaben schließen, woraus dann Wörter und somit immer mehr Assoziationen zu Klartextbuchstaben gezogen werden können. (Einige Häufigkeitstabellen findet man unter Deutsches Alphabet.)

Beispiel:

Mjjp nop cni Hzgfzqosmqgr zqo scd Gjdkqpcmucmcngf. Cm rjddp tjd ciabnogfci qis fcnoop vjcmpbngf qcucmocpyp: Vqmycb.

Buchstabenhäufigkeiten: 12,6 %: c, Jeweils 6,7 %: mp, 5,9 %: oq, 5 %: dgj Aus der Verteilung lässt sich vermuten, dass das e als häufigster Buchstabe durch c codiert ist. Damit ergibt sich folgendes:

Mjjp nop cni Hzgfzqosmqgr zqo scd Gjdkqpcmucmcngf. Cm rjddp tjd Ciabnogfci qis fcnoop vjcmpbngf qcucmocpyp: Vqmycb.
.... ... e.. ............ ... .e. ......e..e.e.... E. ..... ... E.......e. ... .e.... ..e...... .e....e...: ....e..

Nun wird nach Wortzusammenhängen gesucht. Wörter mit 3 Buchstaben und e in der Mitte sind in der Regel Artikel (der, den, dem, …), besonders, wenn sie mehrfach vorkommen; so lässt sich also auf das d schließen. Ein Wort mit 3 Buchstaben und e am Anfang ist oft ein. Hier gilt es auszuprobieren und die Schritte zu dokumentieren, so dass man bei Fehlern durch Backtracking weitermachen kann.

Mjjp nop cni Hzgfzqosmqgr zqo scd Gjdkqpcmucmcngf. Cm rjddp tjd ciabnogfci qis fcnoop vjcmpbngf qcucmocpyp: Vqmycb.
.... i.. ein .......d.... ... de. ......e..e.e.... E. ..... ... En..i...en .nd .ei... ..e...i.. .e....e...: ....e..

Daraus lassen sich leicht die Wörter und und ist entnehmen:

...t ist ein .....u.d.u.. .us de. ....ute..e.e.... E. ....t ... En..is..en und .eisst ..e.t.i.. ue.e.set.t: .u..e..

Woraus sich mit etwas Phantasie und Übung leicht weitere Wörter und Buchstabenfolgen (wie aus, sch/ch, en etc.) und zu guter Letzt der Klartext schließen lassen:

...t ist ein Fachausd.u.. aus de. C...ute..e.e.ch. E. ....t ... En..ischen und heisst ..e.t.ich ue.e.set.t: .u..e..
Root ist ein Fachausdruck aus dem Computerbereich. Er kommt vom Englischen und heisst woertlich uebersetzt: Wurzel.

Die Entzifferung des Geheimtextes durch Auswertung der Buchstabenhäufigkeiten kann durch einen leipogrammatischen Text erschwert bis unmöglich gemacht werden. Dadurch, dass in einem leipogrammatischen Text einer oder mehrere Buchstaben nicht verwendet werden (z. B. Nichtverwenden von Wörtern mit e), verschiebt sich die ganze Buchstabenhäufigkeit, und ohne das Wissen um den/die vermiedenen Buchstaben kann keine oder nur eine stark erschwerte Auswertung erfolgen.

Klartextangriff (Mustersuche)

Sind Teile des Klartextes bekannt (einzelne Begriffe), so kann man nach deren Muster im Geheimtext suchen, indem man beispielsweise nach Doppelbuchstaben Ausschau hält. Im Klar- sowie im Geheimtext sollten bei einer monoalphabetischen Substitution an denselben Stellen doppelte Zeichen vorkommen. In gleicher Weise kann man auch nach Mustern im Geheimtext suchen, die dem Muster des vermuteten Wortes entsprechen.

Beispiel:

Vermutet:    INTERNET
Geheimtext: WXMNASXUAXSXNA
'INTERNET' → 'NASXUAXS'