Monoalphabetische Substitution

Monoalphabetische Substitutionschiffren oder auch Monoalphabetische Ersetzungschiffren bezeichnen in der Kryptographie

Formen der Textverschlüsselung, bei der ein Buchstaben/Zeichen durch einen anderen Buchstaben/ein anderes Zeichen ersetzt wird. Es wird für alle Zeichen des Klartextes nur ein Geheimtextalphabet verwendet.

Schlüsselerstellung

Bei dieser Methode wird ein Zeichen des Klartextes durch das entsprechende Zeichen des Chiffrealphabets ersetzt. Ein derartiges Alphabet kann auf verschiedene Weise geschaffen werden:

• Völlig zufällig erstellte Alphabete, wie z.B.

  Original: ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ

  Schlüssel: UFLPWDRASJMCONQYBVTEXHZKGI

 

• Ein langes Schlüsselwort und alphabetische Ergänzung des Rests. Wörter mit Z eignen sich besonders gut, da ansonsten das Z bzw. die letzten Buchstaben des Alphabets Plaintext bleiben. (Beispiel: DACHRINNE und ZUGSCHAFFNER)

  Original: ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ

       Code: DACHRINEBFGJKLMOPQSTUVWXYZ

       Code: ZUGSCHAFNERBDIJKLMOPQTVWXY

 

• Atbash:

  Original: ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ

  Schlüssel: ZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA

 

• Verschiebechiffren:

  Original: ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ

  Schlüssel: GHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABCDEF

 

Unter Verwendung der obigen Verschiebechiffre könnte der Klartext "Wasser kocht im Teekessel" in den Geheimtext "Cgyykx quinz os Zkkqkyykr" überführt werden. Es wird jeder Buchstabe des Klartextes mit dem des Schlüssels ersetzt.

Insgesamt existieren

Verschlüsselung

Die Verschlüsselung erfolgt durch die Ersetzung des Plaintext-Buchstabens mit seinem zugeordneten Geheimtextbuchstaben. Beispiel:

  Original: ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ

       Code: UFLPWDRASJMCONQYBVTEXHZKGI

   Original: Der Affe ist dumm.

       Code: Pwv Uddw ste pxoo.

 

Die Entschlüsselung erfolgt bei bekanntem Schlüsselalphabet durch umgekehrtes Vorgehen, also Ersetzung der Code-Buchstaben mit deren zugeordneten Klartextäquivalent

Sicherheit

Die normale monoalphabetische Verschlüsselung ist wesentlich sicherer als z.B. der Cäsarchiffre, da es nicht nur 26 Möglichkeiten, sondern 26! (Fakultät von 26) Möglichkeiten gibt, bei größeren Alphabeten mehr.

Demzufolge wird ein Entschlüsseln durch simples Ausprobieren unmöglich. Allerdings ist diese Verschlüsselung trotzdem völlig unsicher, da sie mit genug Text sehr leicht entschlüsselt werden kann.

Entschlüsselung

Zur Entschlüsselung monoalphabetischer Verschlüsselungen führt man eine Häufigkeitsanalyse der Buchstaben durch und kann somit, sofern die Sprache bekannt ist, auf gewisse Buchstaben schließen, woraus dann Wörter und somit immer mehr Assoziationen zu Klartextbuchstaben gezogen werden können. (Ein paar Häufigkeitstabellen findet man unter Deutsches Alphabet.)

Beispiel:

 Code: Mjjp nop cni Hzgfzqosmqgr zqo scd Gjdkqpcmucmcegf. Cm rjddp tjd ciabnogfci qis fcnoop vjcmpbngf qcucmocpyp: Vqmycb.

 

Buchstabenhäufigkeiten: 12,6%: c, Jeweils 6,7%: mp, 5,9%: oq, 5%: dgj Aus der Verteilung lässt sich zumindest schon klar das e als häufigster Buchstabe schließen. Wodurch sich folgendes ergibt:

Nun wird nach Wortzusammenhängen gesucht. Wörter mit 3 Buchstaben und e in der Mitte sind in der Regel Artikel (der, den, dem...), besonders, wenn sie mehrfach vorkommen, so lässt sich also auf das d schließen.

Ein Wort mit 3 Buchstaben und e am Anfang ist oft 'ein'.

Hier gilt es auszuprobieren und die Schritte zu dokumentieren, so dass man bei Fehlern durch Backtracking weitermachen kann.

Daraus lassen sich leicht die Worte 'und' und 'ist' entnehmen:

Woraus sich mit etwas Phantasie und Übung leicht weitere Worte und Buchstabenfolgen (wie 'aus', 'sch' / 'ch', 'en' etc) und zu guter letzt der Klartext schließen lassen:

Siehe auch: homophone Verschlüsselung, polyalphabetische Substitution, Polygrammsubstitution, WikiProjekt Kryptologie