Geheimschriften
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Dieses Buch steht im Regal EDV.Dieses Buch beschreibt bekannte Geheimschriften und wie man diese knackt.
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Inhaltsverzeichnis |
[Bearbeiten] Cäsar-Chiffre
Eines der ältesten Beispiele für eine Geheimschrift ist die Cäsar-Chiffre. Diese wird durch eine einfache Buchstabenverschiebung erzeugt (ein Buchstabe wird durch einen um n Stellen im Alphabet verschobenen Buchstaben ersetzt (n = 1,2,3 ...)). Im Informatikumfeld dient z.B. die "ROT-13" Cäsar-Chiffre dem Schutz der Leser von Newsgruppen vor versehentlichem Lesen von Spoilern.
[Bearbeiten] Beispiel
Zum Beispiel wird bei Cäsar-3 jeweils der drittnächste Buchstabe verwendet, das heißt, dass an Stelle von A ein D, an Stelle von B ein E und so weiter geschrieben wird. Kommt man auf diese Weise beim Z an, so wird einfach wieder bei A angefangen. Im Beispiel also X durch ein A, Y durch ein B und Z durch ein C ersetzt. Der Text WIKIBOOKS würde damit so verschlüsselt: ZLNLERRNV
Zum Entschlüsseln muss man nur wieder zurück verschieben, und schon ist man fertig.
[Bearbeiten] Schwachpunkte der Cäsar-Chiffre
Größter Schwachpunkt der Cäsar-Chiffre ist der Angriff durch die Häufigkeitsanalyse (die Buchstabenhäufigkeit wird durch die Cäsar-Chiffre nicht verändert). Auch gegenüber Brute-Force (alle 25 Möglichkeiten durchprobieren) bietet die Cäsar-Chiffre keinen Schutz.
Bei einem Angriff mit wahrscheinlichen Klartext lässt es sich auch ausnutzen, dass in der Cäsar-Chiffre niemals ein Zeichen mit sich selbst verschlüsselt wird. Findet man die Stelle im Geheimtext an der einerseits kein Zeichen mit dem Klartext übereinstimmt und andererseits sich jedem Zeichen des Klartexts ein Zeichen des Geheimtexts zuordnen lässt, kann man daraus mit hoher Wahrscheinlichkeit die Verschiebung bestimmen.
[Bearbeiten] Trivia
Der Name des Computers HAL im Film "2001, Odyssee im Weltraum" ist das durch die Cäsar-Chiffre (Rot-1) codierte Akronym des Computerherstellers IBM. Dasselbe wird vom Kürzel des Betriebssystems WNT (Windows-NT) behauptet, dieses Kürzel entspricht dem Kürzel des Betriebsystemes VMS (ebenfalls Rot-1).
[Bearbeiten] Ersetzen durch Symbole (Variante der Cäsar-Chiffre)
Eine andere Idee des Verschlüsselns ist die, jeden Buchstaben durch ein anderes Symbol (evtl. auch wieder einen Buchstaben) zu ersetzen. Sender und Empfänger der geheimen Nachricht müssen sich dafür auf eine Ersetzungstabelle einigen.
Ist die Sprache, in der der Originaltext geschrieben wurde, bekannt, so kann man diesen Geheimcode dadurch knacken, dass man die Häufigkeiten der Symbole ermittelt und mit den Wahrscheinlichkeiten, mit denen Buchstaben in der entsprechenden Sprache auftreten, vergleicht.
Hier die Häufigkeiten der Buchstaben in der deutschen Sprache (ermittelt aus allen Texten in der Wikipedia (erste Spalte) und den Wikibooks (zweite Spalte)). Dabei wurden Umlaute als AE etc. und das scharfe ß als SS gezählt:
| Buchstabe | Häufigkeit (Wikipedia) | Häufigkeit (Wikibooks) |
|---|---|---|
| A | 6,54 | 6,49 |
| B | 2,23 | 2,11 |
| C | 2,91 | 2,97 |
| D | 4,58 | 4,45 |
| E | 16,09 | 15,96 |
| F | 1,92 | 1,73 |
| G | 3,09 | 3,05 |
| H | 4,02 | 4,05 |
| I | 7,74 | 8,21 |
| J | 0,31 | 0,29 |
| K | 1,68 | 1,66 |
| L | 4,07 | 4,03 |
| M | 2,63 | 2,71 |
| N | 8,86 | 9,29 |
| O | 3,67 | 3,49 |
| P | 1,34 | 1,48 |
| Q | 0,05 | 0,08 |
| R | 7,67 | 6,89 |
| S | 6,40 | 6,39 |
| T | 6,23 | 6,49 |
| U | 4,10 | 3,98 |
| V | 0,94 | 1,00 |
| W | 1,42 | 1,46 |
| X | 0,13 | 0,36 |
| Y | 0,31 | 0,30 |
| Z | 1,07 | 1,11 |
Man sieht deutlich, dass E, N, I und R in dieser Reihenfolge die häufigsten Buchstaben sind. Zudem treten noch S,T und A recht häufig auf. Mit dieser Information bestückt, kann man sich an das Dechiffrieren einer Nachricht machen: Man listet einfach alle Symbole, die im Text vorkommen, und zählt, wie oft welches Symbol vorkommt. Dasjenige, welches am häufigsten ist, ist sehr wahrscheinlich ein E und das zweithäufigste ein N. Die nächsten fünf Symbole sind oftmals eines der Zeichen I,R,S,T und A.
Hat man erst mal das E und das N gefunden, so ist es leicht, weitere Buchstaben herauszufinden. Man suche nach folgenden Wortkombinationen: EaN, EbNE, EcNEd, eEN, fENN, wobei die Kleinbuchstaben für noch unbekannte Symbole stehen. a,b und c sind sehr wahrscheinlich ein I, d kann ein R, M oder S sein, e und f sind ein D oder ein W.
Wenn man auf diesem Weg mehrere Buchstaben herausgefunden hat, wird es sehr schnell einfach, weitere Buchstaben zu erraten.
Ansonsten kann man noch ausnutzen, dass auch Buchstabenpaare unterschiedlich oft vorkommen. Die zwanzig häufigsten Buchstabenpaare sind in nachfolgender Tabelle zu finden (Diesmal nur aus den Wikibooks):
| Buchstabenkombination | Häufigkeit (Wikibooks) |
|---|---|
| EN | 3,97 |
| ER | 3,93 |
| CH | 2,70 |
| EI | 2,15 |
| DE | 2,04 |
| IN | 2,03 |
| TE | 1,86 |
| IE | 1,66 |
| UN | 1,35 |
| GE | 1,31 |
| ES | 1,30 |
| ST | 1,29 |
| ND | 1,25 |
| BE | 1,16 |
| AN | 1,13 |
| RE | 1,13 |
| NE | 1,08 |
| HE | 1,04 |
| IC | 1,00 |
| DI | 0,99 |
Auf diese Art und Weise findet man sehr oft das CH heraus. Mit den Dreierkombinationen findet man so sehr oft auch noch das SCH heraus. Hier die Häufigkeiten, wieder bei den Wikibooks:
| Buchstabenkombination | Häufigkeit (Wikibooks) |
|---|---|
| ICH | 1,13 |
| EIN | 1,11 |
| DER | 1,04 |
| SCH | 1,01 |
| DIE | 0,88 |
| CHE | 0,73 |
| UNG | 0,67 |
| INE | 0,62 |
| UND | 0,61 |
| DEN | 0,61 |
| TEN | 0,56 |
| CHT | 0,55 |
| GEN | 0,53 |
| TER | 0,52 |
| NDE | 0,50 |
| STE | 0,47 |
| VER | 0,45 |
| IST | 0,42 |
| HEN | 0,42 |
| ERE | 0,39 |
[Bearbeiten] Ersetzen durch Symbole eines anderen Alphabets
Eine Abwandlung der Ersetzung durch Symbole des gleichen Alphabets ist die Ersetzung mit Symbolen eines anderen Alphabets. Hierbei beruht die vermeintliche Sicherheit darauf, dass das andere Alphabet nicht allgemein bekannt ist. Ein (veraltetes) Beispiel ist das sogenannte 
Freimaurer-Alphabet, andere Beispiele sind das kyrillische, oder das (fiktive) elbische Alphabet. Die Entschlüsselung erfordert entweder die Kenntnis des Alphabets oder eine simple Häufigkeitsanalyse.
[Bearbeiten] Ersetzen durch Zahlen
Bei dieser Methode werden Buchstaben einfach durch Zahlen ersetzt; das findet man u.a. auch in Zahlenkreuzworträtseln.
Wikibooks könnte dabei verschlüsselt heißen: 1-2-3-2-4-5-5-3-6
Auch diese Verschlüsselungstechnik lässt sich mit Hilfe der Häufigkeitsanalyse einfach decodieren, sie nutzt also nur bei kürzeren Texten mit höherer Abweichung von der statistischen Durchschnittshäufigkeit.
[Bearbeiten] Trivia
Eine Form dieser Verschlüsselung wurde vom berüchtigten Illuminatenorden verwendet. Dabei wurden den Buchstaben die Zahlen folgendermaßen zugeordnet und mit einem "." voneinander getrennt.
| Buchstabe | A | B | C | D | E | F | G | H | I | K | L | M | N | O | P | Q | R | S | T | U | W | X | Y | Z |
| Wert | 12 | 11 | 10 | 9 | 8 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 |
z.B. Ingolstadt -> 4.13.6.14.2.18.19.12.9.19
[Bearbeiten] Erweiterung der Caesar-Chiffre (Vigenère-Verschlüsselung)
Die Vigenère-Verschlüsselung nach Blaise de Vigenère galt lange als sicherer Chiffrieralgorithmus. Ein Schlüsselwort bestimmt, wieviele Alphabete genutzt werden. Die Alphabete leiten sich aus der Caesar-Substitution (=Caesar-Chiffre) ab.
Dem britischen Mathematiker Charles Babbage gelang um das Jahr 1854 erstmals die Entzifferung einer Vigenère-Chiffre. Diese Entdeckung wurde jedoch damals nicht öffentlich bekannt gemacht. Der preußische Offizier Friedrich Kasiski veröffentlichte im Jahr 1863 seine Lösung und ging damit in die Geschichte ein.
[Bearbeiten] Beispiel Vigenère
Das Schlüsselwort sei AKEY, der Klartext GEHEIMNIS. Vier Caesar-Substitutionen verschlüsseln den Text. Die erste Substitution ist eine Caesar-Chiffre mit dem Schlüssel A. A ist der erste Buchstabe im Alphabet, also wird der erste Buchstabe des Textes, das G, um 0 verschoben - es bleibt G. Der zweite Buchstabe des Schlüssels, das K, ist der 11. Buchstabe im Alphabet, er verschiebt das zweite Zeichen des Textes ("E") um 10 Zeichen. Aus E wird also ein O. Das dritte Zeichen des Schlüssels (E) verschiebt um 4, Y um 24 Stellen. Die verschiebung des nächsten Buchstabens des Textes beginnt wieder bei A, dem ersten Buchstaben des Schlüssels.
| Klartext: | GEHEIMNIS |
| Schlüssel: | AKEYAKEYA |
| Geheimtext: | GOLCIWRGS |
[Bearbeiten] Schwachpunkte der Vigenère-Chiffre
Schwachpunkt der Vigenère-Chiffre ist die Schlüssellänge. Ist der Schlüssel kürzer als der Text kann (nach Bestimmung der Schlüssellänge) genauso wie bei der Cäsar-Chiffre die Häufigkeitsverteilung als Angriffspunkt verwendet werden. (Jeder n-te Buchstabe des Geheimtextes ist mit derselben Cäsar-Chiffre verschlüsselt.) Zusätzlich zum beschriebenen Schwachpunkt kommt, dass bei falscher Anwendung als Schlüssel eine Zeichenfolge verwendet wird, welche ein sinnvolles Wort ergibt.
[Bearbeiten] Vigenère in Kombination mit One-Time-Pad
Als One-Time-Pad wird ein Schlüssel für den Vigenère-Algorithmus bezeichnet, welcher die folgenden Bedingungen erfüllt:
- Der Schlüssel ist vollständig zufallsgeneriert.
- Der Schlüssel ist mindestens so lang wie die zu verschlüsselnde Nachricht.
- Der Schlüssel wird nur ein einziges Mal verwendet.
Die Verwendung des Vigenère-Algorithmus in Kombination mit einem One-Time-Pad stellt eine (mathematisch nachweisbar) sichere Verschlüsselung dar.
[Bearbeiten] Spezialisierte Geheimschriften
[Bearbeiten] 
Gaunerzinken
"Zinken" sind Zeichen die von fahrendem Volk verwendet wurden, um nachfolgenden "Kollegen" deutlich zu machen, was sie an einem Ort zu erwarten hat. So gab es Zeichen für "hier kann man Betteln", "hier gibt es Essen für Arbeit" aber auch andere wie "besser nicht nachfragen, hier wird man mit Gewalt vertrieben".
Auch Verbrecher machten sich diese Zeichen zu Nutze.
[Bearbeiten] Warchalking
Das Warchalking ist eine moderne Anwendung von "Gaunerzinken". Mit dem Aufkommen von WLAN-DSL-Routern wurde es eine beliebte Beschäftigung, umherzuziehen und offene WLANs zu suchen (sog. Wardriving), um etwa kostenlos im Internet zu surfen, oder dort Unfug anzustellen, ohne nachverfolgt werden zu können.
Viele WLANs sind unverschlüsselt oder mit einer schwachen Verschlüsselung ausgestattet - daher wurden mit Kreide die Möglichkeiten zum Zugang an die Wand o.ä. geschrieben, damit nachfolgende Wardriver nicht erst suchen müssen.
[Bearbeiten] QR-Codes
QR-Codes sind grafische Verschlüsselungen kurzer Texte. Sie werden meist aufgedruckt, oder durch Aufkleber angebracht und enthalten beispielsweise URLs.
So können diese "Tags" zum Beispiel an historischen Gebäuden angebracht sein, eine spezielle Java-Software auf dem Foto-Handy kann aus dem Foto direkt die URL auslesen und automatisch eine Website mit Informationen über das Gebäude laden.
