Verschlüssele das Wort MATHE mit der Caesar-Verschiebung k = 5. Rechne mit den Alphabet-Stellen (A = 1, B = 2, … Z = 26).
Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
An welcher Stelle im Alphabet steht M?
13 plus 5 — welche Stelle ist das?
An welcher Stelle steht T?
20 plus 5 — welche Stelle? (das ergibt Y)
E steht an Stelle 5. Welche Stelle ergibt die Verschiebung? (das ergibt J)
MATHE wird zu RFYMJ. Die Verschiebung ist für jeden Buchstaben dieselbe — genau das macht das Verfahren einfach und zugleich leicht zu knacken.
Stelle des Buchstabens ablesen, 5 addieren, neuen Buchstaben nachschlagen. Wird die Summe größer als 26, ziehst du 26 ab.
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Entschlüsseln ohne Schlüssel
AFB II
Du fängst den Geheimtext YHUVFKOXHVVHOQ ab und kennst den Schlüssel nicht. Finde die Verschiebung heraus und verbinde jeden Abschnitt mit seinem Klartext.
Klicke links einen Begriff an und dann rechts den Partner — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
H steht drei Stellen hinter E, also ist k = 3 — der Klartext lautet VERSCHLUESSELN. Dass V hier genauso oft vorkommt wie H, ist Zufall des kurzen Textes; bei einer ganzen Textseite wäre der Vorsprung des E eindeutig. Weil es nur 25 mögliche Schlüssel gibt, reicht sogar stures Durchprobieren (Brute Force). Deshalb ist die Caesar-Verschlüsselung heute nur noch ein Lehrbeispiel.
Zähle die Buchstaben im Geheimtext: H und V kommen beide dreimal vor. Bei so kurzen Texten reicht die Häufigkeit allein also nicht — probiere beide Möglichkeiten durch. Nimmst du H = E, ergibt sich eine Verschiebung, die einen sinnvollen deutschen Text liefert; nimmst du V = E, kommt Buchstabensalat heraus. Genau das ist die Lehre: Häufigkeitsanalyse braucht lange Texte.
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Verfahren und ihre Schwäche
AFB II
Ordne jeder Aussage zu, worum es geht: S = Schlüsselraum zu klein, H = durch Häufigkeitsanalyse angreifbar, K = Verstoß gegen das Kerckhoffs-Prinzip.
Eine Firma wirbt damit, dass ihr Verschlüsselungsverfahren „streng geheim und patentiert“ sei und deshalb nicht geknackt werden könne.
Ein Zahlenschloss am Fahrrad hat drei Ziffern — ein Dieb probiert in Ruhe alle 1000 Kombinationen durch.
In einem langen Geheimtext taucht der Buchstabe Q auffällig oft auf — viel öfter, als Q im Deutschen je vorkommt.
Jemand würfelt eine völlig neue Zuordnung aller 26 Buchstaben aus — und verschlüsselt damit einen dreiseitigen Brief.
Bei der letzten Zeile ist der Schlüsselraum riesig — aber jeder Buchstabe wird trotzdem immer gleich ersetzt. Welcher Angriff braucht keinen Schlüssel, sondern nur genug Text?
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Fünf Aussagen zu Cäsar und Vigenère
AFB I
Stimmt die Aussage? Eine Fehleinschätzung beendet die Serie.
5 Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann startest du die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Aussage 1 von 5
Merke dir das Gegensatzpaar: monoalphabetisch (Cäsar, gemischtes Alphabet) bewahrt die Buchstabenhäufigkeit, polyalphabetisch (Vigenère) verwischt sie.
Rechne mit A = 0 bis Z = 25 und denk daran: Nach Z geht es wieder bei A los.
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Häufigkeitsanalyse Schritt für Schritt
AFB II
Ein langer Geheimtext wurde mit Cäsar verschlüsselt, der Schlüssel ist unbekannt. Bringe die Schritte der Häufigkeitsanalyse in die richtige Reihenfolge.
Ziehe die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1Möglichst viel Geheimtext sammeln — je länger, desto verlässlicher das Ergebnis.
2Zählen, wie oft jeder Buchstabe im Geheimtext vorkommt.
3Den häufigsten Buchstaben im Geheimtext heraussuchen.
4Annehmen, dass dieser Buchstabe im Klartext ein E war.
5Den Abstand von E zu diesem Buchstaben als Schlüssel k ablesen.
6Den ganzen Text mit k entschlüsseln und prüfen, ob er lesbar ist.
Der letzte Schritt ist wichtig: Die Annahme „häufigster Buchstabe = E“ ist nur eine Vermutung. Ergibt der entschlüsselte Text keinen Sinn, probiert man den zweit- oder dritthäufigsten Buchstaben.
Man kann erst etwas zählen, wenn man Text hat — und erst prüfen, wenn man einen Schlüssel vermutet.
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Was hilft wirklich gegen die Häufigkeitsanalyse?
AFB III
Tim verschlüsselt sein Tagebuch mit Cäsar und k = 3. Nach dieser Stunde will er es sicherer machen. Welche seiner Ideen schützen tatsächlich gegen eine Häufigkeitsanalyse? Markiere alle.
Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
Solange jeder Buchstabe immer gleich ersetzt wird, bleibt das Häufigkeitsmuster erhalten — egal wie groß k ist, wie wild das Alphabet gemischt wird oder ob Leerzeichen fehlen. Erst mehrere Alphabete im Wechsel (polyalphabetisch) verwischen das Muster. Und ein geheimes Verfahren widerspricht dem Kerckhoffs-Prinzip.
Frage bei jeder Idee: Wird ein E danach immer noch überall in denselben Buchstaben verwandelt? Dann zählt der Angreifer einfach weiter.
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Trickfrage: doppelt hält besser?
AFB III
Hilft es, einen Text zweimal hintereinander mit Caesar zu verschlüsseln? Kreuze für jede Kombination an, was zutrifft.
Setze in jeder Zeile überall dort ein Kreuz, wo die Aussage zutrifft — es können mehrere pro Zeile sein. Enter setzt und löscht.
Kombination
Entspricht einer einzigen Verschiebung
Ergibt wieder den Klartext
Ist sicherer als eine einfache Verschiebung
Erst k = 5, dann k = 8
Erst k = 13, dann k = 13
Erst k = 20, dann k = 6
Dreimal hintereinander k = 3
Caesar, danach Buchstaben paarweise vertauschen
Zwei Verschiebungen ergeben zusammen wieder genau eine: 5 + 8 = 13. Der Angreifer muss also weiterhin nur 25 Möglichkeiten durchprobieren. Mehr Sicherheit bringt erst ein anderes Verfahren, nicht dasselbe Verfahren zweimal.
Rechne für ein A durch, wo es nach beiden Verschiebungen landet — und vergleiche mit einer einzigen Verschiebung.
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Lückentext: Die Sprache der Kryptographie
AFB I
Setze die passenden Fachbegriffe ein. Zwei bleiben übrig.
Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt) — mit Tab und Enter geht es genauso. Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.
Der ursprüngliche, lesbare Text heißt . Nach der Verschlüsselung liegt er als vor. Welches Verfahren angewendet wurde, nennt man ; die geheime Zusatzinformation ist der . Bei der Caesar-Verschiebung ist der Schlüssel einfach die Anzahl der .
Diese fünf Begriffe brauchst du im ganzen Kapitel. Besonders wichtig ist die Trennung von Algorithmus (darf öffentlich sein) und Schlüssel (muss geheim bleiben) — auf ihr beruht die gesamte moderne Kryptographie.
Der lesbare Text heißt Klartext, der unlesbare Geheimtext — das Verfahren dazwischen und der Schlüssel sind zwei verschiedene Dinge.
9
Den Schlüssel selbst herausfinden
AFB II
Du fängst den Geheimtext AYLMMLU ab. Aus einer anderen Quelle weißt du sicher, dass der Klartext das Wort TREFFEN ist. Um wie viele Stellen wurde verschoben?
Rechne selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
Die Verschiebung ist 7: T (20) + 7 = 27, und weil das Alphabet nur 26 Buchstaben hat, geht es wieder vorne los — 27 − 26 = 1, also A. Genauso R→Y, E→L, F→M, N→U. Ein einziges bekanntes Wort reicht damit aus, um den ganzen Schlüssel zu bestimmen; danach lässt sich der komplette Text lesen. Fachleute nennen das einen Known-Plaintext-Angriff — einen Angriff, bei dem ein Stück Klartext bereits bekannt ist. Er ist der Grund, warum moderne Verfahren so gebaut sein müssen, dass selbst bekannte Textteile nichts über den Schlüssel verraten.
Vergleiche nur den ersten Buchstaben: Klartext T, Geheimtext A. Zähle im Alphabet von T aus weiter, bis du bei A ankommst — und denk daran, dass es nach Z wieder bei A losgeht.
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Rückblick: Zeichencodierung aus 2.1.4
AFB II
Caesar rechnet mit Alphabetstellen. Ein Computer verschiebt stattdessen die Zahlenwerte der Zeichen. Warum wird aus dem großen A bei einer Verschiebung um 1 dann nicht automatisch ein B, wenn man einfach 1 addiert?
Die Buchstaben liegen im Code zwar lückenlos hintereinander — aber hinter dem Z geht es mit ganz anderen Zeichen weiter. Was muss also am Ende des Alphabets passieren?
