Monoalphabetische Substitution
Eine Substitutions-Chiffre ist eine Form der Kryptographie.
Bei einer Substitutions-Chiffre wird eine Regel verwendet, um jeden Buchstaben der Nachricht einzeln zu ändern. Die Regel besagt, dass jeder Buchstabe durch einen anderen Buchstaben aus dem Alphabet ersetzt (oder "ersetzt") werden soll.
Diese Tabelle gibt zum Beispiel eine Regel für eine Substitutions-Chiffre an:
Unter Anwendung dieser Regel wird der Satz "Jack und Jill gingen den Hügel hinauf" in "Etar tzn Evmm gkzc dw cuk uvmm" geändert. Die Caesar-Chiffre ist ein Beispiel für eine Substitutions-Chiffre.
Substitutions-Chiffren sind nicht sicher genug, um für wichtige Nachrichten verwendet zu werden. Substitutions-Chiffren können durch eine Idee namens Häufigkeitsanalyse geknackt werden. Einige Buchstaben sind in englischen Sätzen häufiger anzutreffen als andere: E ist der häufigste, dann T, dann A und so weiter. Eine Nachricht, die durch eine Substitutions-Chiffre verändert wurde, wird verschiedene gemeinsame Buchstaben haben, aber das gibt einen Hinweis auf die Regel. Die häufigsten Buchstaben in der geänderten Nachricht sind wahrscheinlich die häufigsten Buchstaben in englischer Sprache. Das Brechen von Kryptogrammen (mit einer Substitutions-Chiffre versteckte Nachrichten) ist ein häufiges Rätsel, das häufig in Zeitungen zu finden ist.
Beispiel
Angenommen, die geänderte Nachricht ist es:
LIVITCSWPIYVEWHEVSRIQMXLEYVEOIEWHRXEXIPFEMVEWHKVSTYLXZIXLIKIIXPIJVSZEYPERRGERIM WQLMGLMXQERIWGPSRIHMXQEREKIETXMJTPRGEVEKEITREWHEXXLEXXMZITWAWSQWXSWEXTVEPMRXRSJ GSTVRIEYVIEXCVMUIMWERGMIWXMJMGCSMWXSJOMIQXLIVIQIVIXQSVSTWHKPEGARCSXRWIEVSWIIBXV IZMXFSJXLIKEGAEWHEPSWYSWIWIEVXLISXLIVXLIRGEPIRQIVIIBGIIHMWYPFLEVHEWHYPSRRFQMXLE PPXLIECCIEVEWGISJKTVWMRLIHYSPHXLIQIMYLXSJXLIMWRIGXQEROIVFVIZEVAEKPIEWHXEAMWYEPP XLMWYRMWXSGSWRMHIVEXMSWMGSTPHLEVHPFKPEZINTCMXIVJSVLMRSCMWMSWVIRCIGXMWYMXXLIYSPH KTYIn diesem Beispiel werden Großbuchstaben für unbekannte Buchstaben verwendet, während Kleinbuchstaben für Buchstaben verwendet werden, die wir kennen oder erraten können.
Wenn wir die Buchstaben hochzählen, sehen wir, dass der häufigste Buchstabe I ist, was wir vermuten, ist ein e. X ist ebenfalls recht häufig, und XLI wird häufig gefunden; wir vermuten, dass dies die häufigste Gruppe mit drei Buchstaben im Englischen ist.
E ist der zweithäufigste Buchstabe. Wir haben bereits eine Vermutung für e und t, also vermuten wir, dass E a ist. Das haben wir jetzt:
heVeTCSWPeYVaWHaVSReQMthaYVaOeaWHRtatePFaMVaWHKVSTYhtZetheKeetPeJVSZaYPaRRGaRGaM WQhMGhMtQaReWGPSReHMtQaRaKeaTtMJTPRGaVaKaeTRaWhatthattMZeTWAWSQWtSWatTVaPMRtRSJ GSTVReaYVeatCVMUeMWaRGMeWtMJMGCSMWtSJOMeQtheVeQeVetQSVSTWHKPaGARCStRWeaVSWeeBtV eZMtFSJtheKaGAaWHaPSWYSWeWeaVtheStheVtheRGaPeRQeVeeBGeeHMWYPFhaVHaWHYPSRRFQMtha PPtheaCCeaVaWGeSJKTVWMRheHYSPHtheQeMYhtSJtheMWReGtQaROeVFVeZaVAaKPeaWHtaAMWYaPP thMWYRMWtSGSWRMHeVatMSWMGSTPHhaVHPFKPaZeNTCMteVJSVhMRSCMWMWMSWVeRCeGtMWYMtttheYSPH KTYWir können nun einige weitere Vermutungen anstellen: heVe könnte hier sein; Rtate könnte staatlich sein, und atthattMZe könnte zu diesem Zeitpunkt sein. Wir füllen diese Vermutungen aus:
hierTCSWPeYraWHarSseQithaYraOeaWHstatePFairaWHKrSTYhtmetheKeetPeJrSmaYPassGasei WQhiGhitQaseWGPSseHitQasaKeaTtiJTPsGaraKaeTsaWHatthatthattimeTWAWSQWtSWatTraPistsSJ GSTrseaYreatCriUeiWasGieWtiWtiJiGCSiWtSJOieQthereQeretQSrSTWHKPaGAsCStsWearSWeeBtr emittierenFSJtheKaGAaWHaPSWYSWeWeWeWeWeartheStherthesGaPesQereeBGeeHiWYPFharHaWHYPSssFQitha PPtheaCCearaWGeSJKTrWisheHYSPHtheQeiYhtSJtheiWseGtQasOerFremarAaKPeaWHtaAiWYaPP thiWYsiWtSGSWsiHeratiSWiGSTPHharHPFKPameNTCiterJSrhisSCiWiSWresCeGtiWYittheYSPH KTYSo können wir mehr Vermutungen anstellen, was zu mehr führt, bis wir alles erraten haben:
Hieraufhin hat ein Großvater mit der Gravur und der Erklärung, dass er Luft und Zuckerrüben aus der Maglasscasei, die er geschlossen hatte, zu schönen Skarabäen gemacht hat, und zu dieser Zeit unbekannte Naturforscher haben natürlich einen hohen wissenschaftlichen Wert für die Betrachtung weiterer Weltschwarzstellen in der Nähe von Oxtr die Rückenschmerzen in der Nähe der anderen Waagschale ausstrahlen, und zwar überaus hart und glänzend, da das Erscheinen von Burning the Gold das Gewicht der Nachricht sehr bemerkenswert war und alles in Betracht gezogen wurde.An dieser Stelle können wir Leerzeichen und Interpunktion einfügen:
Hier auf le grand erhob sich mit einem Grab und stattlicher Luft und brachte mir den Käfer aus
einer Glasvitrine, in der er eingeschlossen war. Es war ein wunderschöner Skarabäus, der damals
natürlich den Naturforschern unbekannt war; vom wissenschaftlichen Standpunkt aus gesehen ein großer Preis
. Es gab zwei runde schwarze Flecken in der Nähe der einen Extremität des Rückens und
einen langen in der Nähe der anderen Extremität
. Die Schuppen waren überaus hart und glänzend und hatten
das Aussehen von poliertem Gold. Das Gewicht des Insekts war sehr bemerkenswert
, und wenn man alles in Betracht zieht, kann ich Jupiter
kaum verübeln, dass
er seine Meinung dazu respektiert hat. (Der Goldwurm)
Hätten wir eine falsche Vermutung angestellt, hätten wir es irgendwann herausgefunden und könnten zurückgehen und eine neue Vermutung anstellen.
Fragen und Antworten
F: Was ist eine Substitutions-Chiffre?
A: Eine Substitutions-Chiffre ist eine Art der Kryptographie, bei der eine Regel verwendet wird, um jeden Buchstaben einer Nachricht durch einen anderen Buchstaben des Alphabets zu ersetzen.
F: Wie funktioniert eine Substitutions-Chiffre?
A: Bei einer Substitutions-Chiffre wird eine Regel verwendet, um jeden Buchstaben der Nachricht durch einen anderen Buchstaben des Alphabets zu ersetzen, einen nach dem anderen.
F: Was ist ein Beispiel für eine Tabelle, die bei einer Substitutions-Chiffre verwendet wird?
A: Die Tabelle im Text enthält eine Regel für eine Substitutions-Chiffre, mit der jeder Buchstabe durch einen anderen Buchstaben des Alphabets ersetzt werden kann.
F: Was ist die Caesar-Chiffre?
A: Die Caesar-Chiffre ist ein Beispiel für eine Substitutions-Chiffre.
F: Sind Substitutions-Chiffren sicher genug für wichtige Nachrichten?
A: Nein, Substitutions-Chiffren sind nicht sicher genug, um für wichtige Nachrichten verwendet zu werden.
F: Wie können Substitutions-Chiffren geknackt werden?
A: Substitutions-Chiffren können mit Hilfe einer Häufigkeitsanalyse geknackt werden, bei der nach häufigen Buchstaben in der geänderten Nachricht gesucht wird, bei denen es sich wahrscheinlich um die häufigsten Buchstaben im Englischen handelt.
F: Welches ist ein gängiges Rätsel, bei dem Kryptogramme geknackt werden müssen?
A: Das Knacken von Kryptogrammen, d.h. von Nachrichten, die mit einer Substitutions-Chiffre versteckt sind, ist ein häufiges Rätsel, das man in Zeitungen findet.
