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keine einzelne Buchstaben ersetzt, sondern Buchstabengruppen. Dabei kann es
sich um Digramme, Trigramme, Silben, etc. handeln.
\begin{itemize}
\item {\bf Gro"se Chiffre} \cite{Singh2001}:
Die Gro"se Chiffre wurde von Ludwig XIV. verwendet und erst kurz vor
Beginn des 20. Jahrhunderts entschl"usselt. Die Kryptogramme enthielten 587
verschieden Zahlen, jede Zahl repr"asentierte eine Silbe. Die Erfinder dieser
Chiffre (Rossignol, Vater und Sohn) hatten zus"atzliche Fallen eingebaut, um
die Sicherheit der Methode zu erh"ohen. Eine Zahl konnte beispielsweise die
vorangehende l"oschen oder ihr eine andere Bedeutung zuweisen.
\item {\bf Playfair} \cite{Singh2001}:
Eine 5x5-Matrix wird mit dem Alphabet gef"ullt, z.B. erst mit den
verschiedenen Zeichen eines Schl"usselwortes, dann mit den restlichen
Buchstaben des Alphabets. Der Klartext wird in Digramme unterteilt, die
nach den folgenden Regeln verschl"usselt werden:
\begin{enumerate}
\item Befinden sich die Buchstaben in der selben Spalte, werden sie durch
die Buchstaben ersetzt, die direkt darunter stehen.
\item Befinden sich die Buchstaben in der selben Zeile, nimmt man jeweils
den Buchstaben rechts vom Klartextzeichen.
\item Befinden sich die Buchstaben in unterschiedlichen Spalten und
Zeilen, nimmt man jeweils den Buchstaben, der zwar in der selben
Zeile, aber in der Spalte des anderen Buchstabens steht.
\item F"ur Doppelbuchstaben gelten Sonderregelungen, wie zum Beispiel
die Trennung durch einen F"uller.
\end{enumerate}
Klartext: buchstaben werden paarweise verschluesxselt\\
\begin{table}[h]
\begin{center}
\begin{tabular}{|c|c|c|c|c|}
\hline
S & C & H & L & U\\
\hline
E & A & B & D & F\\
\hline
G & I & K & M & N\\
\hline
O & P & Q & R & T\\
\hline
V & W & X & Y & Z\\
\hline
\end{tabular}
\caption{5x5-Playfair}
\end{center}
\end{table}
Geheimtext: FHHLU OBDFG VAYMF GWIDP VAGCG SDOCH LUSFH VEGUR\\
\item {\bf Playfair f"ur Trigramme} \cite{Savard1999}:
Zun"achst f"ullt man eine 5x5-Matrix mit dem Alphabet und teilt den Klartext
in Trigramme auf. F黵 die Verschl"usselung gelten folgende Regeln:
\begin{enumerate}
\item Drei gleiche Zeichen werden durch drei gleiche Zeichen ersetzt,
es wird der Buchstabe verwendet, der rechts unter dem urspr"unglichen
Buchstaben steht.
\item Bei zwei gleichen Buchstaben in einem Trigramm gelten die Regeln
der Original-Playfair-Verschl"usselung.
\item Bei drei unterschiedlichen Buchstaben kommen relativ komplizierte
Regeln zur Anwendung, mehr dazu unter \cite{Savard1999}.
\end{enumerate}
\item {\bf Ersetzung von Digrammen durch Symbole} \cite{Savard1999}:
Giovanni Battista della Porta, 15. Jahrhundert. Er benutzte eine
20x20-Matrix, in die er f"ur jede m"ogliche Buchstabenkombination (das
verwendete Alphabet bestand aus nur zwanzig Zeichen) ein Symbol eintrug.
\item {\bf Four Square Cipher} \cite{Savard1999}:
Diese Methode "ahnelt Playfair, denn es handelt sich um ein
Koordinatensystem, dessen vier Quadranten jeweils mit dem Alphabet gef"ullt
werden, wobei die Anordnung des Alphabets von Quadrant zu Quadrant
unterschiedlich sein kann. Um eine Botschaft zu verschl"usseln, geht man wie
folgt vor:
Man sucht den ersten Klartextbuchstaben im ersten Quadranten und den zweiten
Klartextbuchstaben im dritten Quadranten. Denkt man sich ein Rechteck mit
den beiden Klartextbuchstaben als gegen"uberliegende Eckpunkte, erh"alt man
im zweiten und vierten Quadranten die zugeh"origen Geheimtextzeichen.
Klartext: buchstaben werden paarweise verschluesselt\\
\begin{table}[h]
\begin{center}
\begin{tabular}{|ccccc|ccccc|}
\hline
d & w & x & y & m & E & P & T & O & L\\
r & q & e & k & i & C & V & I & Q & Z\\
u & v & h & p & s & R & M & A & G & U\\
a & l & {\bf b} & z & n & F & W & {\bf Y} & H & S\\
g & c & o & f & t & B & N & D & X & K\\
\hline
Q & T & B & L & E & v & q & i & p & g\\
Z & H & {\bf N} & D & X & s & t & {\bf u} & o & h\\
P & M & I & Y & C & n & r & d & x & y\\
V & S & K & W & O & b & l & w & m & f\\
U & A & F & R & G & c & z & k & a & e\\
\hline
\end{tabular}
\caption{Four Square Cipher}
\end{center}
\end{table}
Geheimtext: YNKHM XFVCI LAIPC IGRWP LACXC BVIRG MKUUR XVKT\\
\item {\bf Two Square Cipher} \cite{Savard1999}:
Die Vorgehensweise gleicht der der Four Square Cipher, allerdings enth"alt
die Matrix nur zwei Quadranten. Befinden sich die beiden zu ersetzenden
Buchstaben in der gleichen Reihe, werden sie nur vertauscht. Andernfalls
werden die beiden Klartextzeichen als gegen"uberliegende Eckpunkte eines
Rechtecks betrachtet und durch die anderen Eckpunkte ersetzt. Die Anordnung
der beiden Quadranten ist horizontal und vertikal m"oglich.
\item {\bf Tri Square Cipher} \cite{ACA2002}:
Drei Quadranten werden jeweils mit dem Alphabet gef"ullt. Der erste
Klartextbuchstabe wird im ersten Quadranten gesucht und kann mit jedem
Zeichen der selben Spalte verschl"usselt werden. Der zweite
Klartextbuchstabe wird im zweiten Quadranten (diagonal gegen黚erliegend)
gesucht und kann mit jedem Buchstaben der selben Zeile verschl"usselt werden.
Zwischen diese Geheimtextzeichen wird der Buchstabe des Schnittpunktes
gesetzt.
\item {\bf Dockyard Cipher/Werftschl"ussel} \cite{Savard1999}:
Angewendet von der Deutschen Marine im Zweiten Weltkrieg.
\end{itemize}
%------------------------------------------------------------------------------
\subsubsection{Polyalphabetische Substitution}
Bei der polyalphabetischen Substitution\index{Substitution!polyalphabetisch}
ist die Zuordnung Klartext-/Geheimtextzeichen nicht fest, sondern variabel
(meist abh"angig vom Schl黶sel).
\begin{itemize}
\item {\bf Vigen\`ere} \cite{Singh2001}:
Entsprechend den Zeichen eines Schl"usselwortes wird jedes Klartextzeichen mit
einem anderen Geheimtextalpahabet verschl"usselt (als Hilfsmittel dient das
sog. Vigen\`ere-Tableau). Ist der Klartext l"anger als der Schl"ussel, wird
dieser wiederholt.
\begin{table}[h]
\begin{center}
\begin{tabular}{ccccc}
Klartext: & das & alphabet & wechselt & staendig\\
Schl"ussel: & KEY & KEYKEYKE & YKEYKEYK & EYKEYKEY\\
Geheimtext: & NEQ & KPNREZOX & UOGFCIJD & WRKILNME\\
\end{tabular}
\end{center}
\end{table}
\begin{table}[h]
{
\textmd \small
\begin{center}
\begin{tabular}{|@{\:}r@{\:}@{\:}|r@{\:}r@{\:}r@{\:}r@{\:}r@{\:}r@{\:}r@{\:}r@{\:}r@{\:}r@{\:}r@{\:}r@{\:}r@{\:}r@{\:}r@{\:}r@{\:}r@{\:}r@{\:}r@{\:}r@{\:}r@{\:}r@{\:}r@{\:}r@{\:}r@{\:}r@{\:}|}
\hline
- & A & B & C & {\bf D} & E & F & G & H & I & J & K & L & M & N & O & P & Q & R & S & T & U & V & W & X & Y & Z\\
\hline
A & 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\\
B & 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 & A\\
C & C & 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\\
D & 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\\
E & 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 & D\\
F & F & G & H & I & J & K & L & M & N & O & P & Q & R & S & T & U & V & W & X & Y & Z & A & B & C & D & E\\
G & G & H & I & J & K & L & M & N & O & P & Q & R & S & T & U & V & W & X & Y & Z & A & B & C & D & E & F\\
H & H & I & J & K & L & M & N & O & P & Q & R & S & T & U & V & W & X & Y & Z & A & B & C & D & E & F & G\\
I & I & J & K & L & M & N & O & P & Q & R & S & T & U & V & W & X & Y & Z & A & B & C & D & E & F & G & H\\
J & J & K & L & M & N & O & P & Q & R & S & T & U & V & W & X & Y & Z & A & B & C & D & E & F & G & H & I\\
{\bf K} & K & L & M & {\bf N} & O & P & Q & R & S & T & U & V & W & X & Y & Z & A & B & C & D & E & F & G & H & I & J\\
... & ... & ... & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & \\
\hline
\end{tabular}
\caption{Vigen\`ere-Tableau}
\end{center}
}
\end{table}
\item {\bf Unterbrochener Schl"ussel}:
Der Schl"ussel wird nicht fortlaufend wiederholt, sondern beginnt mit
jedem neuen Klartextwort von vorne.
\item {\bf Autokey-Variante} \cite{Savard1999}:
Nachdem der vereinbarte Schl"ussel abgearbeitet wurde, geht man dazu "uber,
die Zeichen der Nachricht als Schl"ussel zu benutzen.
\begin{table}[h]
\begin{center}
\begin{tabular}{ccccc}
Klartext: & das & alphabet & wechselt & staendig\\
Schl"ussel: & KEY & DASALPHA & BETWECHS & ELTSTAEN\\
Geheimtext: & NEQ & DLHHLQLA & XIVDWGSL & WETWGDMT\\
\end{tabular}
\caption{Autokey-Variante}
\end{center}
\end{table}
\item {\bf Progressive-Key-Variante} \cite{Savard1999}:
Der Schl"ussel "andert sich im Laufe der Chiffrierung, indem er das
Alphabet durchl"auft. So wird aus KEY LFZ.
\item {\bf Gronsfeld} \cite{Savard1999}:
Vigen\`ere-Variante, die einen Zahlenschl"ussel verwendet.
\item {\bf Beaufort} \cite{Savard1999}:
Vigen\`ere-Variante, keine Verschl"usselung durch Addition, sondern durch
Subtraktion. Auch mit r"uckw"arts geschriebenem Alphabet.
\item {\bf Porta} \cite{ACA2002}:
Vigen\`ere-Variante, die nur 13 Alphabete verwendet. Das bedeutet, dass
jeweils zwei Schl"usselbuchstaben dasselbe Geheimtextalphabet zugeordnet
wird, und die erste und zweite H"alfte des Alphabets reziprok sind.
\item {\bf Slidefair} \cite{ACA2002}:
Kann als Vigen\`ere-, Gronsfeld- oder Beaufort-Variante verwendet werden.
Dieses Verfahren verschl"usselt Digramme. Den ersten Buchstaben sucht man
im Klartextalphabet "uber dem Tableau, den zweiten in der Zeile, die dem
Schl"usselbuchstaben entspricht. Diese beiden Punkte bilden
gegen"uberliegende Punkte eines gedachten Rechtecks, die verbleibenden
Ecken bilden die Geheimtextzeichen.
\item {\bf Superposition}
\begin{itemize}
\item {\bf Buchchiffre}:
Addition eines Schl"usseltextes (z.B. aus einem Buch) zum Klartext.
\item {\bf "Uberlagerung mit einer Zahlenfolge}:
Eine M"oglichkeit sind mathematische Folgen wie die Fibonacci-Zahlen.
\end{itemize}
\item {\bf Phillips} \cite{ACA2002}:
Das Alphabet wird in eine 5x5-Matrix eingetragen. Dann werden 7 weitere
Matrizen erzeugt, indem zun"achst immer die erste, dann die zweite Zeile
um eine Position nach unten verschoben wird. Der Klartext wird in Bl"ocke
der L"ange 5 unterteilt, die jeweils mit Hilfe einer Matrix verschl"usselt
werden. Dazu wird jeweils der Buchstabe rechts unterhalb des
Klartextzeichens verwendet.
\item {\bf Ragbaby} \cite{ACA2002}:
Zuerst wird ein Alphabet mit 24 Zeichen konstruiert. Die Zeichen des
Klartextes werden durchnummeriert, wobei die Nummerierung der Zeichen des
ersten Wortes mit 1 beginnt, die des zweiten Wortes mit 2 usw. Die Zahl 25
entspricht wieder der Zahl 1. Ein Buchstabe der Nachricht wird chiffriert,
indem man im Alphabet entsprechend viele Buchstaben nach rechts geht.
Alphabet: SCHLUEABDFGHIKLMNOPQRSTUVWXZ\\
\begin{table}[h]
\begin{center}
\begin{tabular}{|c||r@{\:}r@{\:}r@{\:}|r@{\:}r@{\:}r@{\:}r@{\:}r@{\:}r@{\:}r@{\:}r@{\:}|r@{\:}r@{\:}r@{\:}r@{\:}r@{\:}r@{\:}r@{\:}r@{\:}|r@{\:}r@{\:}r@{\:}r@{\:}r@{\:}r@{\:}r@{\:}r@{\:}|}
\hline
Klartext: & d & a & s & a & l & p & h & a & b & e & t & w & e & c & h & s & e & l & t & s & t & a & e & n & d & i & g\\
Nummerierung: & 1 & 2 & 3 & 2 & 3 & 4 & 5 & 6 & 7 & 8 & 9 & 3 & 4 & 5 & 6 & 7 & 8 & 9 & 10 & 4 & 5 & 6 & 7 & 8 & 9 & 10 & 11\\
Geheimtext: & F & D & L & D & O & T & B & I & L & K & L & S & F & A & D & B & K & I & U & U & Z & I & I & V & O & T & S\\
\hline
\end{tabular}
\caption{Ragbaby}
\end{center}
\end{table}
\end{itemize}
%------------------------------------------------------------------------------
\subsection{Kombination aus Substitution und Transposition}
In der Geschichte der Kryptographie sind h"aufig Kombinationen der oben
angef"uhrten Verfahrensklassen anzutreffen.
\begin{itemize}
\item {\bf ADFG(V)X}\footnote{%
In CrypTool kann man dieses Verfahren "uber den Men"ueintrag {\bf
Ver-/Entschl"usseln \textbackslash{} Symmetrisch (klassisch)
\textbackslash{} ADFGVX} aufrufen.}
\cite{Singh2001}%
:
Die ADFG(V)X-Verschl"usselung wurde in Deutschland im ersten Weltkrieg
entwickelt. Eine 5x5- oder 6x6-Matrix wird mit dem Alphabet gef"ullt, die
Spalten und Zeilen werden mit den Buchstaben ADFG(V)X versehen. Jedes
Klartextzeichen wird durch das entsprechende Buchstabenpaar ersetzt.
Abschlie"send wird auf dem so entstandenen Text eine (Zeilen-)Transposition
durchgef"uhrt.
\item {\bf Zerlegung von Buchstaben, auch Fractionation genannt}
\cite{Savard1999}: Sammelbegriff f"ur die Verfahren, die erst ein
Klartextzeichen durch mehrere Geheimtextzeichen verschl"usseln und auf
diese Verschl"usselung dann eine Transposition anwenden, so dass die
urspr"unglich zusammengeh"orenden Geheimtextzeichen voneinander getrennt
werden.
\begin{itemize}
\item {\bf Bifid/Polybius square/Checkerboard} \cite{Goebel2003}:
Bei der Grundform dieser Verschl"usselungsmethode wird eine 5x5-Matrix
mit den Buchstaben des Alphabets gef"ullt (siehe Playfair). Die Spalten
und Zeilen dieser Matrix m"ussen durchnummeriert sein, damit jedes
Zeichen des Klartextes durch ein Ziffernpaar (Zeile/Spalte) ersetzt
werden kann. Meist wird der Klartext vorher in Bl"ocke gleicher L"ange
zerlegt. Um den Geheimtext zu erhalten, werden zun"achst alle
Zeilennummern, dann alle Spaltennummern eines Blocks ausgelesen.
Anschlie"send werden die Ziffern paarweise in Buchstaben umgewandelt.
Eine m"ogliche Variante besteht darin, Schl"usselw"orter statt der
Zahlen 1 bis 5 zu verwenden.
\begin{table}[h]
\begin{center}
\begin{tabular}{|c|ccccc|}
\hline
& 2 & 4 & {\bf 5} & 1 & 3\\
\hline
1 & S & C & H & L & U\\
4 & E & A & B & D & F\\
{\bf 2} & G & I & {\bf K} & M & N\\
3 & O & P & Q & R & T\\
5 & V & W & X & Y & Z\\
\hline
\end{tabular}
\end{center}
\end{table}
\begin{table}[h]
\begin{center}
\begin{tabular}{|c|cccccc|}
\hline
Klartext: & {\bf k}ombi & natio & nenme & hrere & rverf & ahren\\
\hline
Zeilen: & {\bf 2}3242 & 24323 & 24224 & 13434 & 35434 & 41342\\
Spalten: & {\bf 5}2154 & 34342 & 32312 & 51212 & 12213 & 45123\\
\hline
\end{tabular}
\caption{Bifid}
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