Monoalphabetische Substitution
Monoalphabetische Substitutionschiffren oder auch Monoalphabetische Ersetzungschiffren bezeichnen in der Kryptographie Formen der Textverschlüsselung, bei der ein Buchstaben/Zeichen durch einen anderen Buchstaben/ein anderes Zeichen ersetzt wird. Es wird für alle Zeichen des Klartextes nur ein Geheimtextalphabet verwendet.
Table of contents |
2 Verschlüsselung 3 Sicherheit 4 Entschlüsselung |
Bei dieser Methode wird ein Zeichen des Klartextes durch das entsprechende Zeichen des Chiffrealphabets ersetzt. Ein derartiges Alphabet kann auf verschiedene Weise geschaffen werden:
Schlüsselerstellung
Original: ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
Schlüssel: UFLPWDRASJMCONQYBVTEXHZKGI
Original: ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
Code: DACHRINEBFGJKLMOPQSTUVWXYZ
Code: ZUGSCHAFNERBDIJKLMOPQTVWXY
Original: ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
Schlüssel: ZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
Original: ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
Schlüssel: GHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABCDEF
Unter Verwendung der obigen Verschiebechiffre könnte der Klartext "Wasser kocht im Teekessel" in den Geheimtext "Cgyykx quinz os Zkkqkyykr" überführt werden. Es wird jeder Buchstabe des Klartextes mit dem des Schlüssels ersetzt.
Insgesamt existieren mögliche Schlüssel, was in etwa oder 88 Bit entspricht. Trotzdem ist die Art der Chiffrierung nicht sicher. Mit einer ausreichenden Menge an Geheimtext kann die Verteilung der Buchstaben statistisch erfasst werden. Aus dieser Analyse kann man schließlich mit hoher Wahrscheinlichkeit auf die entsprechenden Klartextbuchstaben und die resultierenden Wörter schließen. In der Praxis benötigt man einen Text mit ca. 50 Buchstaben, um den Text zu entschlüsseln.
Verschlüsselung
Die Verschlüsselung erfolgt durch die Ersetzung des Plaintext-Buchstabens mit seinem zugeordneten Geheimtextbuchstaben. Beispiel:
Original: ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ Code: UFLPWDRASJMCONQYBVTEXHZKGI Original: Der Affe ist dumm. Code: Pwv Uddw ste pxoo.Die Entschlüsselung erfolgt bei bekanntem Schlüsselalphabet durch umgekehrtes Vorgehen, also Ersetzung der Code-Buchstaben mit deren zugeordneten Klartextäquivalent
Sicherheit
Die normale monoalphabetische Verschlüsselung ist wesentlich sicherer als z.B. der Cäsarchiffre, da es nicht nur 26 Möglichkeiten, sondern 26! (Fakultät von 26) Möglichkeiten gibt, bei größeren Alphabeten mehr.
Demzufolge wird ein Entschlüsseln durch simples Ausprobieren unmöglich. Allerdings ist diese Verschlüsselung trotzdem völlig unsicher, da sie mit genug Text sehr leicht entschlüsselt werden kann.
Entschlüsselung
Zur Entschlüsselung monoalphabetischer Verschlüsselungen führt man eine Häufigkeitsanalyse der Buchstaben durch und kann somit, sofern die Sprache bekannt ist, auf gewisse Buchstaben schließen, woraus dann Wörter und somit immer mehr Assoziationen zu Klartextbuchstaben gezogen werden können. (Ein paar Häufigkeitstabellen findet man unter Deutsches Alphabet.)
Beispiel:
Code: Mjjp nop cni Hzgfzqosmqgr zqo scd Gjdkqpcmucmcegf. 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 zumindest schon klar das e als häufigster Buchstabe schließen. Wodurch sich folgendes ergibt:
Mjjp nop cni Hzgfzqosmqgr zqo scd Gjdkqpcmucmcegf. 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.
Code: Mjjp nop cni Hzgfzqosmqgr zqo scd Gjdkqpcmucmcegf. 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 Worte '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 Worte 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.Siehe auch: homophone Verschlüsselung, polyalphabetische Substitution, Polygrammsubstitution, WikiProjekt Kryptologie