Mit Google fortfahren
Vigenère-Verschlüsselung einfach erklärt
Die Vigenère-Verschlüsselung verschiebt jeden Klartextbuchstaben. Ein wiederholtes Schlüsselwort bestimmt, wie weit die jeweilige Verschiebung geht. Dadurch können gleiche Buchstaben unterschiedlich verschlüsselt werden.
Auf dieser Seite verwenden wir die Großbuchstaben A bis Z. Leerzeichen lassen wir aus und zählen sie nicht als Schlüsselposition.
Hake ab, was du schon kannst — und komm am Ende hierher zurück!
Warum wechselt die Verschiebung?
Bei einer Caesar-Verschlüsselung gilt für den gesamten Text dieselbe Verschiebung. Vigenère verwendet dagegen nacheinander die Buchstaben eines Schlüsselworts.
Ist der Schlüssel kürzer als der Text, beginnt er nach seinem letzten Buchstaben wieder von vorn:
| Position | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Schlüssel | H | U | N | D | H | U | N | D | H |
| Klartext | G | E | H | E | I | M | N | I | S |
| Geheimtext | N | Y | U | H | P | G | A | L | Z |
Polyalphabetische Substitution
Bei einer polyalphabetischen Substitution werden mehrere Ersetzungsalphabete verwendet. Bei Vigenère wählt jeder Schlüsselbuchstabe eine andere Caesar-Verschiebung aus.
Ein Vigenère-Quadrat ordnet die 26 verschobenen Alphabete untereinander an. Zum Verschlüsseln suchst du die Zeile des Schlüsselbuchstabens und die Spalte des Klartextbuchstabens. Am Schnittpunkt steht der Geheimtextbuchstabe.
Das Schlüsselwort wird wiederholt. Jeder Schlüsselbuchstabe legt die Verschiebung für genau einen Klartextbuchstaben fest.
So verschlüsselst du Buchstabe für Buchstabe
Du kannst das Quadrat verwenden oder mit Zahlen rechnen. Ordne dafür A die Zahl 0, B die Zahl 1 bis Z die Zahl 25 zu. Addiere Klartextzahl und Schlüsselzahl. Erreichst du 26 oder mehr, ziehst du 26 ab und beginnst damit wieder bei A.
Wir verschlüsseln HALLO mit dem Schlüssel ESEL.
Zuerst verlängern wir den Schlüssel auf fünf Positionen:
| Position | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
|---|---|---|---|---|---|
| Klartext | H | A | L | L | O |
| Schlüssel | E | S | E | L | E |
Nun rechnen wir:
- H ist 7 und E ist 4: 7 + 4 = 11, also L.
- A ist 0 und S ist 18: 0 + 18 = 18, also S.
- L ist 11 und E ist 4: 11 + 4 = 15, also P.
- L ist 11 und L ist 11: 11 + 11 = 22, also W.
- O ist 14 und E ist 4: 14 + 4 = 18, also S.
Der Geheimtext lautet LSPWS.
So entschlüsselst du den Geheimtext
Beim Entschlüsseln verwendest du denselben Schlüssel, kehrst die Verschiebung aber um. Du gehst vom Geheimtextbuchstaben um den Wert des Schlüsselbuchstabens zurück. Fällt das Ergebnis unter 0, addierst du 26.
Wir entschlüsseln LSPWS mit ESELE:
- L ist 11. Zurück um E, also 4: 11 − 4 = 7, also H.
- S ist 18. Zurück um S, also 18: 18 − 18 = 0, also A.
- P ist 15. Zurück um E: 15 − 4 = 11, also L.
- W ist 22. Zurück um L: 22 − 11 = 11, also L.
- S ist 18. Zurück um E: 18 − 4 = 14, also O.
Damit erhalten wir wieder HALLO.
Im Vigenère-Quadrat suchst du zur Entschlüsselung zuerst die Zeile des Schlüsselbuchstabens. In dieser Zeile suchst du den Geheimtextbuchstaben. Die Spaltenüberschrift zeigt den Klartextbuchstaben.
Verschlüsseln bedeutet vorwärts verschieben. Entschlüsseln bedeutet mit demselben Schlüssel rückwärts verschieben.
Warum ist Vigenère heute nicht sicher?
Eine Häufigkeitsanalyse des gesamten Geheimtexts funktioniert nicht so einfach wie bei einer Caesar-Chiffre. Ein häufiges Klartext-E kann wegen verschiedener Schlüsselpositionen durch unterschiedliche Geheimtextbuchstaben ersetzt werden.
Ein kurzer, wiederholter Schlüssel hinterlässt jedoch eine Periode: Nach einer festen Zahl von Zeichen kehren dieselben Schlüsselpositionen zurück. Wiederkehrende Buchstabenfolgen und ihre Abstände können Hinweise auf diese Schlüssellänge geben. Dieses Vorgehen heißt Kasiski-Test.
Ist die vermutete Schlüssellänge bekannt, teilt man den Geheimtext nach Positionen auf. Bei einer Schlüssellänge von vier bilden etwa die Zeichen 1, 5, 9 und 13 eine Gruppe. Alle Zeichen einer solchen Gruppe wurden mit demselben Schlüsselbuchstaben verschoben. Jede Gruppe verhält sich deshalb wie eine Caesar-Chiffre und kann mit Häufigkeitsanalyse untersucht werden.
Ein langer Schlüssel macht die wiederkehrenden Muster schwerer erkennbar, macht die gewöhnliche Vigenère-Verschlüsselung aber nicht zu einem geeigneten modernen Schutzverfahren.
Ein One-Time-Pad erfüllt strengere Bedingungen: Der Schlüssel ist zufällig, genauso lang wie der Klartext und wird nur einmal verwendet. Fehlt eine dieser Bedingungen, handelt es sich nicht um ein korrekt eingesetztes One-Time-Pad.
So arbeitet ein Verschlüsselungsalgorithmus
Ein Programm muss neben dem aktuellen Textzeichen auch die passende Schlüsselposition verfolgen.
- Beginne mit einem leeren Geheimtext und Schlüsselposition 0.
- Nimm den nächsten Klartextbuchstaben.
- Wähle den Schlüsselbuchstaben an der aktuellen Schlüsselposition.
- Verschiebe den Klartextbuchstaben entsprechend und hänge das Ergebnis an den Geheimtext an.
- Erhöhe die Schlüsselposition um 1.
- Setze sie nach dem letzten Schlüsselbuchstaben wieder auf 0.
- Wiederhole den Ablauf, bis alle Klartextbuchstaben verarbeitet sind.
Beim Schlüssel HUND durchläuft der Schlüsselindex die Positionen 0, 1, 2 und 3. Danach wird er auf 0 zurückgesetzt. So liefert er nacheinander H, U, N, D, H, U und so weiter.
Für eine tatsächliche Implementierung musst du zusätzlich eindeutig festlegen, wie das Programm mit Leerzeichen, Umlauten, Satzzeichen sowie Groß- und Kleinschreibung umgeht. In den Aufgaben dieser Seite werden nur A bis Z verarbeitet; Leerzeichen werden ausgelassen.
Karteikasten
Überlege zuerst selbst und drehe die Karte anschließend zum Prüfen um.
Alles auf einen Blick
- Vigenère-Verschlüsselung
- Grundidee: wechselnde Caesar-Verschiebungen
- Steuerung: wiederholtes Schlüsselwort
- Hilfsmittel: Vigenère-Quadrat oder Buchstabenwerte
- Entschlüsselung: Verschiebung mit demselben Schlüssel umkehren
- Schwachstelle: Periode kurzer Schlüssel
- Angriff: Schlüssellänge suchen und Positionsgruppen untersuchen
- Algorithmus: Schlüsselindex zyklisch zurücksetzen
Abschluss-Check
Du beherrschst das Verfahren, wenn du Schlüssel und Text korrekt ausrichtest, jede Verschiebung in die richtige Richtung ausführst und erklären kannst, warum die Wiederholung des Schlüssels einen Angriff ermöglicht.