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Kryptologie


Die Kryptologie (gr. κρυπτός kryptós „versteckt, verborgen, geheim“ und -logie) ist eine Wissenschaft, die sich mit Informationssicherheit beschäftigt. Bis ins späte 20. Jahrhundert waren Verschlüsselungsverfahren der einzige Forschungsgegenstand. Mit der Etablierung des elektronischen Datenverkehrs kamen weitere Bereiche hinzu. Dazu zählen digitale Signaturen, Identifikationsprotokolle, kryptografische Hashfunktionen, Geheimnisteilung, elektronische Wahlverfahren und elektronisches Geld. Heute ist die Kryptologie in die Fachgebiete Symmetrische Kryptographie, Public-Key-Kryptographie, Hardwarekryptographie und Theoretische Kryptologie unterteilt.

Der Begriff kryptisch wird in der Standardsprache im Sinne von „unklar oder uneindeutig in der Ausdrucksweise und daher schwer zu verstehen“ verwendet.

Die Kryptologie lässt sich auch in die beiden Gebiete Kryptographie (modernere Schreibweise auch: Kryptografie) und Kryptoanalyse (modernere Schreibweise auch: Kryptanalyse) unterteilen. Diese Einteilung entwickelte der russisch-amerikanische Kryptologe William Friedman Ende des Ersten Weltkrieges. Von ihm stammen sowohl die Begriffsdefinitionen wie auch die Abgrenzung untereinander. Dem folgend beschäftigt sich die Kryptographie mit der Entwicklung und Anwendung der einzelnen Verfahren und die Kryptoanalyse mit deren Stärken und Schwächen. Anders formuliert, befasst sich die Kryptographie mit der Sicherheit der eigenen geheimen Kommunikation gegen unbefugte Entzifferung oder Veränderung, während die Kryptoanalyse, quasi als Gegenspielerin der Kryptographie, das Brechen der Sicherheit der Kommunikation zum Ziel hat. Kryptographie und Kryptoanalyse werden daher auch als defensive und offensive Kryptologie bezeichnet.

Der damit verbundenen Beschränkung des Begriffs Kryptographie wird allerdings nicht immer Rechnung getragen. Vielmehr werden die Begriffe Kryptologie und Kryptographie zuweilen gleichberechtigt verwendet.

Chiffrierverfahren

Cäsar-Chiffre

Verschiebechiffre. Klassisch werden alle Zeichen um 3 Stellen verschoben.

Klar:    a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z
Geheim:  D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C

Aus dem Klartext „caesar“ wird somit der Geheimtext „FDHVDU“.

Berechnung: Der Buchstabe B soll zum Buchstaben K Verschlüsselt werden, durch Verschiebung um eine Anzahl Stellen (V) im Alphabet mit 26 Buchstaben: K = B + V mod 26. Entschlüsseln entsprechend mit B = K - V mod 26.

Variante ROT13

Verschiebung um 13 Stellen. Da nur 26 Buchstaben vorhanden sind, führt eine Erneute Verschiebung um 13 Stellen zum Ursprungstext.

Klar:    A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z 
Geheim:  N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M 
Klar:    a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z
Geheim:  n o p q r s t u v w x y z a b c d e f g h i j k l m

Bacon-Chiffre

Der Bacon-Chiffre ist ein auf Francis Bacon zurückgehendes Steganographieverfahren. Jedem Buchstaben des Ursprungstextes wird dabei ein fünfstelliger Code zugeordnet:

BuchstabeCodeBuchstabeCodeBuchstabeCode
AaaaaaI, JabaaaRbaaaa
BaaaabKabaabSbaaab
CaaabaLababaTbaaba
DaaabbMababbU, Vbaabb
EaabaaNabbaaWbabaa
FaababOabbabXbabab
GaabbaPabbbaYbabba
HaabbbQabbbbZbabbb

Das Wort "Wikipedia" würde kodiert als: "babaa abaaa abaab abaaa abbba aabaa aaabb abaaa aaaaa".

Diese Kodierung wird nun in einem Text versteckt. Hierfür gibt es mehrere Verfahren:

  • Für die einzelnen Buchstaben eines Textes können zwei unterschiedliche Schriftarten benutzt werden. Eine Schriftart steht dabei für den Buchstaben a, die andere für den Buchstaben b: "Dies ist eine fast unauffällige Nachricht, oder etwa nicht?". Francis Bacon hat hierzu eine Handschrift aus 21 Zeichen entwickelt, bei der es für jeden Groß- und Kleinbuchstaben zwei unterschiedliche Formen gibt. Dies ist die ursprüngliche Form des Bacon-Chiffres.
  • Statt verschiedene Schriftarten zu verwenden, können für "a" Kleinbuchstaben und für "b" Großbuchstaben benutzt werden: "DiEs isT eine FasT uNauffÄLLige NachriCHt, Oder etwa nicht?".
  • Man bildet einen Satz, bei dem die Anfangsbuchstaben der Wörter für die Buchstaben "a" und "b" stehen. Beginnt ein Wort mit einem der Buchstaben A-M, so steht er für "a". Wörter, die mit N-Z beginnen, stehen für ein "b". Beispiel: "Winter am Nordpol ist meist gleich. Nur am Anfang ist es seltsam. Aber dann wird man sich daran gewöhnen. Ganz kalt sind Wasser und Eis. Der Eisbär schwimmt im Meer. Hilfe ist meist nicht vorhanden. Aber nie aufgeben. Ich bin doch erst einen Kilometer entfernt."
  • Möchte man die Übertragung einer geheimen Nachricht nicht verschleiern, so lässt sich der Bacon-Chiffre auch zur Verschlüsselung benutzen. Hierbei wählt man für jedes "a" zufällig einen der Buchstaben A-M, für jedes "b" einen der Buchstaben N-Z: "SDUAG MTBAH JQCLN EZEBI AVOXK MATHE BACON DKCEI".

Ist das Verfahren bekannt, so lässt sich der Text leicht entziffern. Benutzt man für jeden Buchstaben "a" oder "b" ein eigenes Wort, so besteht die Schwierigkeit darin, einen unauffälligen Text zu schaffen, der nicht durch einen auffälligen Satzbau oder unübliche Wörter auffällt.

Bacon's Chiffre ist eine der ersten Anwendungen des Binärsystems in Europa.









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