zurück

Caesar Cipher



Vorwort

Dies ist ein kurzes Dokument zu Substitutionschiffren, welche beispielhaft am Caesar Cipher erklärt werden.

Das Caesar Cipher ist wohl das einfachste Beispiel für ein Substitutionschiffre, auch bekannt als Verschiebechiffre. Diese Art der Chiffrierung geht laut Sueton (römischer Schriftsteller) auf Julius Caesar (100-44 v. Chr.) zurück. Caesar verschob dabei angeblich einfach die Buchstaben des Alphabets um 3 Stellen.

So wird bei dieser Verschlüsselung der Klartext damit verschlüsselt, indem man das Originaltextalphabet unter das Geheimtextalphabet schreibt – aber um n Stellen nach links oder 26 − n Stellen nach rechts verschoben. Beispiel:

Originaltext: 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
Geheimtext : 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

Das Alphabet wurde hier nun um 3 Stellen nach links verschoben, wie es auch Caesar getan haben soll. Somit bildete er das Originalalphabet auf sich selbst ab. Man chiffriert nun eine Nachricht, indem man den Originaltextbuchstaben durch den darunter stehenden Geheimtextbuchstaben ersetzt. Aus dem Wort REMOTESHELL würde in diesem Fall UHPRWHVKHOO werden. Für n gibt es genau 26 Möglichkeiten. Der Grund liegt daran, dass das Alphabet aus genau 26 Buchstaben ohne Sonderzeichen bzw. Umlaute besteht. n wäre hier der Schlüssel. Man kann dieses äußerst einfache Verfahren knacken, indem man einfach alle Möglichkeiten ausprobiert(Brute-Force-Attacke)! Eine andere Möglichkeit zum Knacken wäre es einer Kryptoanalyse zu unterziehen, aber dazu demnächst mehr.

Diese Art der Chiffrierung wird auch als additive Chiffrierung bezeichnet, da man eigentlich den Wert n zum Orginaltextbuchstaben addiert, um den Geheimtextbuchstaben zu erhalten. Dazu nummeriert man das Alphabet von 1 bis 25 durch, wobei man z mit 0 belegen sollte:

a = 1, b = 2, ... y = 25, z = 0

Um zu verschlüsseln, addiert man n zu einem Buchstaben:

a + 5 = F entspricht 1 + 5 = 6

Zahlenbelegung:	1  2  3  4  5  6  7  8  9  10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 0
Originaltext:   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
Geheimtext: 	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

Wenn die Summe des Originaltextbuchstaben mit dem Geheimtextbuchstaben größer als 26 ist, so ist diese Summe durch 26 zuteilen und den entstandenen Divisionsrest in einen Buchstaben zurück zu übersetzen. Dieses Vorgehen nennt man auch modulo-Operation, welches z.B. in Java durch das %-Zeichen gekennzeichnet wird. Beispiele:

(T + 9) mod 26 = (20 + 9) mod 26 = 3 = C

Zur Dechiffrierung wird n vom Geheimtextbuchstaben subtrahiert. Anschließend addiert man 26 hinzu und führt eine Modulo-Operation durch:

n = 3, Geheimtextbuchstabe: A

(A − 3 + 26) mod 26 = (1 − 3 + 26) mod 26 = 24 = X

n = 22, Geheimtextbuchstabe: X

(X − 22 + 26) mod 26 = (24 − 22 + 26) mod 26 = 2 = B