Playfair

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Dieser Artikel behandelt das Verschlüsselungsverfahren Playfair. Für weitere Bedeutungen siehe Playfair (Begriffsklärung).

Der Erfinder der Playfair-Verschlüsselung Sir Charles Wheatstone

Die Playfair-Verschlüsselung ist ein Verschlüsselungsverfahren, bei dem jedes Buchstabenpaar des Klartextes durch ein anderes Buchstabenpaar ersetzt wird. Sie gehört damit zur Klasse der bigraphischen Verfahren und wurde 1854 von Sir Charles Wheatstone erfunden. Lord Lyon Playfair empfahl die Playfair-Methode zur Benutzung beim britischen Militär. Sie wurde erstmals im Krimkrieg bis zum Ersten Weltkrieg eingesetzt. Ab Mitte 1915 konnten mit Playfair verschlüsselte Nachrichten regelmäßig von den Deutschen entziffert werden.

[Bearbeiten] Verfahren

Lord Lyon Playfair, unter dessen Namen diese Verschlüsselungs-Methode bekannt wurde

Bei der Playfair-Methode handelt es sich um eine Substitution, die monoalphabetisch und bigraphisch ist, das heißt, es kommt nur ein einziges (mono von griechisch monos für „allein“ oder „einzig“) festes Alphabet zur Anwendung (Gegensatz: Polyalphabetische Substitution) und als zu verschlüsselnde Symbole werden Bigramme, also jeweils ein Paar (zwei) Buchstaben benutzt (Gegensatz: Monographische Verfahren, die auf Einzelzeichen beruhen).

[Bearbeiten] Vorbereitung des Klartextes

Zunächst wird der zu verschlüsselnde Text in Großbuchstaben umgewandelt. Umlaute werden aufgelöst, Leerzeichen und Satzzeichen werden weggelassen. Der Klartext wird in Paaren aufgeschrieben. J wird zu I umgewandelt, aufeinanderfolgende gleiche Buchstaben werden durch X getrennt. Sollte als letztes ein einzelner Buchstabe stehen wird diesem auch noch ein X nachgestellt.

Beispiel:

Oh schaurig ist's, über's Moor zu gehn

OH SC HA UR IG IS TS UE BE RS MO XO RZ UG EH NX

[Bearbeiten] Playfair-Quadrat

Aus einem Schlüsselwort oder -satz wird ein permutiertes Alphabet mit 25 Buchstaben (ohne J) gewonnen. Dieses wird in 5er Reihen aufgeschrieben: Dabei wird das Schlüsselwort zeilenweise in eine 5x5 Matrix eingetragen, wobei bereits eingetragene Buchstaben übersprungen werden. Danach werden die zum kompletten Alphabet (ohne j) fehlenden Zeichen in alphabetischer Reihenfolge ergänzt.

Beispiel:

Schlüsselsatz: Der Knabe im Moor

D E R K N
A B I M O
C F G H L
P Q S T U
V W X Y Z

[Bearbeiten] Verschlüsselung

Es werden immer Paare zu Paaren chiffriert.

Stehen beide Buchstaben in der gleichen Zeile bzw. Spalte, werden jeweils die rechten bzw. unteren Nachbarn genommen. Stehen die Buchstaben am Rand wird oben bzw. links fortgesetzt.

* * R * *         * * * * *
* * I * *         * * * * *
* * * * *         * * * * *
* * S * *         * * S T U
* * X * *         * * * * *

RS -> IX          TS -> UT

Andernfalls ersetzt man den ersten Buchstaben durch den in derselben Zeile aber in der Spalte des zweiten liegenden. Der zweite Buchstabe wird durch den in derselben Zeile aber in der Spalte des ersten liegenden Buchstaben ersetzt. Das Klartextpaar bildet also die gegenüber liegenden Ecken eines Rechtecks, das Geheimtextpaar wird aus den jeweils benachbarten Ecken gebildet.

* * R * N
* * * * *
* * * * *
* * S * U
* * * * *

UR -> SN

Insgesamt ergibt sich folgende Verschlüsselung:

OH SC HA UR IG IS TS UE BE RS MO XO RZ UG EH NX
ML PG CM SN GS GX UT QN FB IX OA ZI NX SL KF RZ

[Bearbeiten] Entschlüsselung

Zur Entschlüsselung werden, wenn das Geheimtextpaar in der gleichen Spalte bzw. Zeile liegt, der obere bzw. linke Nachbar eingesetzt, andernfalls wird das gleiche Verfahren wie bei der Verschlüsselung verwendet.

[Bearbeiten] Unbefugte Entzifferung ("Knacken")

Der Playfaircode ist faktisch ein Substitutionscode für Buchstabenpaare. Ähnlich wie bei der einfachen Buchstabensubstitution, beruhen Lösungsmethoden für Playfair im Wesentlichen auf einer Häufigkeitsanalyse der Buchstabenpaare (Bigramme), z.B. kommen die Paare er, en und ch sehr häufig vor.

Da kein Buchstabe mit sich selbst gepaart wird, gibt es nur (25x24=) 600 mögliche Buchstabenkombinationen, die substituiert werden. Überdies sind die zusammengehörenden Bigramme überkreuz verlinkt, wenn sie nicht in der gleichen Spalte oder Zeile stehen:

UR -> SN      SN -> UR      RU -> NS      NS -> RU

Wenn die Verschlüsselung SN als Klartext UR geknackt ist, können damit auch die Verschlüsselungsbigramme UR, NS und RU gelesen werden. Dies zeigt sich bereits im obigen kurzen Beispiel: RZ wird zu NX verschlüsselt und entsprechend wird NX zu RZ verschlüsselt.

Eine literarische Darstellung des Playfair-Codes und seiner Entzifferung findet sich im Krimi Have His Carcase (dt. "Zur fraglichen Stunde") von Dorothy L. Sayers.