Selbstexperiment: Chiffren knacken
Sie haben nun bereits einige antike Chiffren kennengelernt, die alle etwas gemeinsam haben: Sie sind unsicher. In dieser Übungsaufgabe gehen Sie den Schwachstellen dieser Verschlüsselungsverfahren auf den Grund.
Bearbeiten Sie die nachfolgenden Aufgaben in Ihrer Gruppe und halten Sie Ihre Ergebnisse für jede Aufgabe fest.
In jeder Aufgabe finden Sie einen oder mehrere Tipps, die Sie verwenden dürfen, wenn Sie mal nicht weiterkommen. Bearbeiten Sie die Aufgaben aber auf jeden Fall zuerst selbstständig, und nehmen Sie die Tipps zur zu Hilfe, wenn Sie sie wirklich benötigen. Verwenden Sie zur Bearbeitung zudem ausschliesslich diesen Artikel.
Das vermutlich unsicherste Verschlüsselungsverfahren, dass Sie bisher kennen, ist die Caesar-Verschlüsselung. Wenn ein Angreifer das verwendete Verfahren kennt, so kann er den Geheimtext selbst in Zeiten des alten Roms mit sehr geringen Aufwand entschlüsseln, ohne den Schlüssel zu kennen.
Wie? Erklären Sie in maximal 3 Sätzen.
Tipp
Bei der Caesar-Verschlüsselung besteht der Schlüssel aus genau einem Buchstaben.
Die Caesar-Chiffre ist eine spezialform der monoalphabetischen Substitution. Während wir die Caesar-Chiffre relativ schnell knacken können, ist das bei der allgemeinen monoalphabetischen Substitution schon deutlich schwieriger.
Wieso ist das so? Erklären Sie in maximal 3 Sätzen.
Tipp
Was war bei der Caesar-Verschlüsselung das Hauptproblem? Inwiefern ist das bei der allgemeinen monoalphabetischen Substitution anders?
👑 Challenge
Was heisst es eigentlich, wenn ein Verschlüsselungsverfahren als unknackbar oder unverwundbar bezeichnet wird? Ist es dann absolut ausgeschlossen, dass jemand den Geheimtext ohne Kenntnis des Schlüssels entschlüsseln kann? Nein. Mindestens eine Möglichkeit haben wir immer - nämlich die sogenannte Brute-Force-Attacke (engl.: brute force, rohe Gewalt). Solange wir das Verfahren kennen, können wir systematisch jeden möglichen Schlüssel ausprobieren, bis wir den korrekten gefunden haben. Bei vielen Verschlüsselungsverfahren würde dieser Prozess aber beliebig lange dauern.
So verhält es sich auch bei der monoalphabetischen Substitution: Wir könnten systematisch jeden möglichen Schlüssel (also jede Anordnung des Alphabets) ausprobieren, angefangen mit dem normal geordneten ABC[...]XYZ, gefolgt von BAC[...]XYZ, und so weiter. Wenn irgendwann ein verständlicher Text herauskommt, dann haben wir den korrekten Schlüssel gefunden. Da wir unser Alphabet aber in sehr viele verschiedene Reihenfolgen bringen können, würde dieser Angriff sehr lange dauern.
Die monoalphabetische Substitution ist aber dennoch verwundbar. Das bedeutet, dass es ein effizientes Verfahren gibt, mit dem wir einen Geheimtext ohne Kenntnis des Schlüssels entschlüsseln können.
Beim nachfolgenden verschlüsselten Text handelt es sich um einen Auszug aus Stefan Zweigs berühmter Novelle Angst, die sich ebenfalls um ein grosses, schützenswertes Geheimnis dreht.
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Folgendes müssen Sie noch wissen:
- Der Text wurde mit der monoalphabetischen Substitution verschlüsselt.
- Vor der Verschlüsselung wurde der gesamte Text zu Grossbuchstaben verwandelt und es wurden sämtliche Satzzeichen entfernt.
- Die Umlaute Ä, Ö und Ü wurden durch AE, OE, bzw. UE ersetzt.
Aufgabe: Entwickeln Sie einen Lösungsansatz, wie Sie diesen Text ohne kenntnis des Schlüssels (und ohne die Verwendung eines "Knacker-Tools") entschlüsseln könnten. Halten Sie Ihren Lösungsansatz unten fest.
Auch wenn Sie den korrekten Lösungsansatz finden, wäre es ziemlich anspruchsvoll, diesen Text tatsächlich von Hand zu entschlüsseln. Versuchen dürfen / sollen Sie es aber natürlich trotzdem 😉.
Tipps
Tipp 1
Mit 👉 diesem Tool können Sie zählen, welcher Buchstabe im Geheimtext wie oft vorkommt.
Tipp 2
In 👉 diesem Wikipedia-Artikel finden Sie die Häufigkeitsverteilung der Buchstaben in der deutschen Sprache.
Tipp 3
Bei der monoalphabetischen Substitution wird derselbe Klartextbuchstabe immer zum selben Geheimtextbuchstaben verschlüsselt. Wenn ein Buchstabe im Klartext also sehr oft vorkommt, dann kommt seine verschlüsselte Version im Geheimtext ebenfalls sehr oft vor.
Tipp 4
Stellen Sie die Häufigkeits-Rangliste der Buchstaben der deutschen Sprache (Klartext) derjenigen des Geheimtexts gegenüber. Machen Sie dazu beispielsweise eine Excel-Tabelle, die sie anschliessend auf der Klartextseite alphabetisch sortieren können, um so einen Schlüssel zu erhalten. Diesen Schlüssel können Sie 👉 hier gegen den Geheimtext testen.
Tipp 5
Aus guter Quelle wissen wir, dass das erste Wort des Texts UEBERMORGEN lautet.