Substitution (Kryptographie)

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Als Substitution (von lateinisch: substituere = „ersetzen“) bezeichnet man in der Kryptographie, also in dem Wissenschaftszweig der Kryptologie, der sich mit den Geheimschriften befasst, eine der beiden grundlegenden Verschlüsselungsklassen.[1]

Methode[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Kennzeichen der Substitution ist, dass Buchstaben oder Zeichen oder auch Buchstabengruppen oder Zeichengruppen eines zu verschlüsselnden Klartextes durch andere Zeichen, genannt Geheimtextzeichen, ersetzt (substituiert) werden.

Dadurch, dass Klartextzeichen durch Geheimtextzeichen substituiert werden, verlieren sie ihren „Charakter“, das heißt ihr Aussehen, und sind somit für unbefugte Blicke, zumindest auf den ersten Blick, nicht mehr zu erkennen. Claude Shannon bezeichnete dies mit dem Wort „Konfusion“.[2]

Ein einfaches Beispiel für eine Substitution wäre das Ersetzen jedes Buchstabens dieses Textes durch den im Alphabet auf ihn folgenden, also Ersetzen von A durch B, B durch C, und so weiter. Diese besonders simple Verschlüsselungsmethode, allerdings mit Verschiebung um drei statt nur um einen Alphabetplatz, wurde bereits von Gaius Iulius Caesar verwendet und heißt ihm zu Ehren Caesar-Verschlüsselung.

Von der Klassifizierung der unterschiedlichen Substitutionsverfahren her, gehört die Caesar-Verschlüsselung zu den einfachen (das heißt: monographischen) monoalphabetischen Substitutionen. Monographisch deshalb, weil Einzelzeichen ersetzt werden, und monoalphabetisch, weil nur ein einziges festes Alphabet als Schlüssel verwendet wird. Ein Beispiel für eine bigraphische Substitution, bei der also nicht Einzelzeichen, sondern Zeichenpaare substituiert werden, ist das Playfair-Verfahren.

Im Gegensatz zu den monoalphabetischen Substitutionen stehen die polyalphabetischen Substitutionen, bei denen zur Verschlüsselung mehrere (viele) verschiedene Alphabete verwendet werden. Beispiele hierfür sind die Vigenère-Verschlüsselung und die Schlüsselmaschine ENIGMA.

Die zweite grundlegende Verschlüsselungsklasse neben der Substitution ist die Transposition, bei der die Zeichen nicht ihren „Charakter“ verändern, sondern vielmehr ihren Platz, also ihre Position im Text. Substitution und Transposition sind klassische Verschlüsselungsverfahren, die aber auch heute noch in vielfältig kombinierter Form die Grundlage moderner Verschlüsselungsverfahren bilden, wie beispielsweise des Advanced Encryption Standards (von und nach seinen Entwicklern auch Rijndael genannt).

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Friedrich L. Bauer: Entzifferte Geheimnisse. Methoden und Maximen der Kryptologie. 3., überarbeitete und erweiterte Auflage. Springer, Berlin u. a. 2000, S. 46 ff.
  2. Claude Shannon: Communication Theory of Secrecy Systems. In: Bell System Technical Journal. Vol 28, Oktober 1949, ISSN 0096-8692, S. 708. Abgerufen: 7. Januar 2012. PDF; 0,6 MB