Webprojekt: Sichere Datenübertragung

von Kareen Henkel, Susanne Helbig und Jan Kriener


2.2.2 Substitution

Bei diesem Verfahren, welches zur Kryptographie zählt, wird bei der Verschlüsselung eines Klartextes jeder Buchstabe durch einen anderen ersetzt. Im Gegensatz zur Transposition bleibt die Position der Buchstaben erhalten. Es verändert sich stattdessen ihre Gestalt, indem sie im Geheimtext durch ein anderes Symbol repräsentiert werden.

An dem folgenden Beispiel kann das Verfahren veranschaulicht werden. Hierfür gebe ich ein beliebiges Geheimtextalphabet (Klartextbuchstaben in der verschlüsselten Form) vor:

abcdefghijklmnopqrstuvwxyz (Klartextalphabet)
KLBCADFEHGJINOMZWXYPRSQUVT (Geheimtextalphabet)

Verschlüsselung einer Botschaft:

Angriff heute Abend (Klartext)
KOFXHDD EARPA KLAOC (Geheimtext)

Das Beispiel verdeutlicht, dass dieses System der Verschlüsselung in der Anwendung sehr einfach ist und dennoch eine hohe Sicherheit garantiert, da ein Außenstehender ohne das Geheimtextalphabet nichts mit dem Geheimtext anfangen kann. Es ist ihm fast unmöglich, ohne einen Anhaltspunkt auf den Klartext zu schließen. Der Empfänger jedoch, mit dem man das Geheimtextalphabet abgesprochen hat, kann das Verfahren leicht umkehren und zur geheimen Botschaft gelangen.

Neben der Substitution auf der Ebene der Buchstaben, was als Chiffrierung bezeichnet wird, gibt es die Möglichkeit, das gleiche System bei Wörtern oder Sätzen anzuwenden. Dies nennt man dann eine Codierung. Hierbei wird jeweils ein Wort des Klartextes im Geheimtext durch ein Symbol oder ein anderes Wort ersetzt. Am folgenden Beispiel möchte ich dieses Verfahren veranschaulichen:

Wörter mit ihrem jeweiligen Synonym:

ermorden = w
stürmen = h
fliehen = g
König = J
Gefängnis = P
morgen = 09
sofort = 98

Stürmt das Gefängnis sofort (Klartext)
h          P         98       (codierter Text)

Ein entscheidender Nachteil der Codierung zur Chiffrierung ist, dass man anstatt eines Geheimtextalphabets mit 26 Zeichen eine viel größere Liste von Synonymen benötigt. Diese umfasst dann wahrscheinlich auch eine große Anzahl an Seiten, was die Geheimhaltung deutlich erschwert. Allerdings hat die Codierung auch einen Vorteil. Eine große Anzahl unterschiedlicher Synonyme bedeutet auch ein höheres Maß an Sicherheit, da das Verfahren schwerer "geknackt" werden kann.

Diese Feststellungen gaben Veranlassung dazu, beide Systeme miteinander zu verknüpfen. Im 16. Jahrhundert entstand ein Verfahren, welches als Nomenklatur bezeichnet wird. Hierbei dient als Grundlage ein chiffriertes Alphabet. Zusätzlich werden jedoch noch einige Wörter festgelegt, welche im Geheimtext in Form eines Codes erscheinen.

Dazu folgendes Beispiel:

abcdefghijklmnopqrstuvwxyz (Klartextalphabet)
PQRTSWUVZAXYFECDBJGIHKÜNLÖ (Geheimtextalphabet)

Codierte Wörter:

Ausbruch = O
Versteck = M
stehlen = Ä
sofort = ß

Sucht sofort das Versteck auf (Klartext)
GHRUI ß      TPE M        PHW (Geheimtext)

Bei diesem System wird ein Außenstehender, der vielleicht versucht die Verschlüsselung zu knacken, zusätzlich in die Irre geführt. Dadurch garantiert dieses Mischverfahren eine noch höhere Sicherheit als eine reine Chiffrierung. Gleichzeitig ist es auch leicht anzuwenden, da man sich nicht zu viele Verschlüsselungen einprägen muss, wie es bei einer vollständigen Codierung notwendig wäre. Es entstehen also auch keine langen Auflistungen von Codewörtern, die eine zusätzliche Geheimhaltung erfordern würden.

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