Caesar-Verschlüsselung

Was ist die Caesar-Verschlüsselung?

Die Caesar-Verschlüsselung ist eine Substitutionschiffre, die eine Nachricht verschlüsselt, indem sie jeden Buchstaben um eine feste Anzahl von Stellen im Alphabet verschiebt. Sie ist nach dem römischen Feldherrn Julius Caesar benannt, der überlieferten Berichten zufolge eine Verschiebung um drei verwendete, um seine private und militärische Korrespondenz zu schützen. Da jeder Buchstabe stets durch denselben Ersatz ersetzt wird, ist die Caesar-Verschlüsselung das einfachste und am häufigsten gelehrte Beispiel klassischer Kryptografie und bleibt ein idealer Einstieg, um zu verstehen, wie Verschlüsselung funktioniert.

Heute taucht die Caesar-Verschlüsselung in Rätseln, Escape Rooms, Capture-the-Flag-Wettbewerben und Programmierübungen für Anfänger auf. Ihre berühmteste Variante, ROT13, wird im Internet noch immer verwendet, um Spoiler, Pointen und Antworten offen verborgen zu halten.

Wie die Caesar-Verschlüsselung funktioniert

Zum Verschlüsseln wählen Sie einen Verschiebungswert, den sogenannten Schlüssel, zwischen 1 und 25. Jeder Buchstabe Ihrer Nachricht wandert dann um diese Anzahl von Positionen im Alphabet vorwärts und springt von Z wieder zurück zu A, sobald er über das Ende hinausläuft. Die Entschlüsselung kehrt den Vorgang um und verschiebt jeden Buchstaben um denselben Betrag zurück. Leerzeichen, Ziffern und Satzzeichen bleiben normalerweise unberührt, weshalb Form und Länge der ursprünglichen Nachricht im Geheimtext sichtbar bleiben.

Bei einer Verschiebung um drei wird beispielsweise aus A ein D, aus B ein E, und das Wort HELLO verwandelt sich in KHOOR. Um die Nachricht zu lesen, muss der Empfänger nur den einen Verschiebungswert kennen und jeden Buchstaben um drei Stellen zurück verschieben.

Durchgerechnetes Beispiel: eine Verschiebung um drei

Nehmen Sie den klassischen Satz ATTACK AT DAWN und wenden Sie Caesars eigene Verschiebung um drei an. A wird zu D, T wird zu W, C wird zu F, K wird zu N und so weiter, was den Geheimtext DWWDFN DW GDZQ ergibt. Beachten Sie, dass die Leerzeichen an ihrem Platz bleiben und wiederholte Buchstaben stets zum selben Zeichen verschlüsselt werden, sodass das doppelte T in ATTACK zu einem doppelten W wird. Das Umkehren der Verschiebung macht aus DWWDFN DW GDZQ direkt wieder ATTACK AT DAWN.

Die Formel der Caesar-Verschlüsselung

Mathematisch wird jeder Buchstabe als Zahl von 0 bis 25 behandelt, wobei A die 0 und Z die 25 ist. Die Verschlüsselung wird als E(x) = (x + n) mod 26 geschrieben und die Entschlüsselung als D(x) = (x - n) mod 26, wobei x die Position des Buchstabens und n die Verschiebung ist. Die Operation mod 26 ist es, die das Alphabet umlaufen lässt, sodass eine Verschiebung von Y um drei bei B landet, anstatt über das Ende des Alphabets hinauszulaufen.

ROT13, ROT5 und ROT47 erklärt

ROT13 ist eine Caesar-Verschlüsselung, die fest auf eine Verschiebung um dreizehn eingestellt ist. Da dreizehn genau die Hälfte von sechsundzwanzig ist, ergibt das zweimalige Anwenden von ROT13 wieder den ursprünglichen Text, sodass ein einziger Vorgang sowohl kodiert als auch dekodiert. ROT5 wendet dieselbe Idee auf die zehn Ziffern 0 bis 9 an, was es praktisch zum Verschleiern von Zahlen macht, während ROT47 alle 94 druckbaren ASCII-Zeichen gemeinsam rotiert und Buchstaben, Ziffern und Satzzeichen auf einen Schlag durcheinanderbringt. Jedes davon ist selbstinvers, und genau das macht sie so bequem, um kurze Textstücke schnell zu verbergen und wieder freizulegen.

Wie man eine Caesar-Verschlüsselung knackt

Die Caesar-Verschlüsselung hat nur 25 mögliche Schlüssel, was sie trivial leicht zu knacken macht. Die direkteste Methode ist ein Brute-Force-Angriff: Entschlüsseln Sie die Nachricht mit jeder Verschiebung von 1 bis 25 und lesen Sie das Ergebnis, das einen Sinn ergibt. Ein cleverer Ansatz ist die Häufigkeitsanalyse, die die Buchstabenverteilung jedes Kandidaten mit den typischen Häufigkeiten des Englischen vergleicht, wo E, T und A die häufigsten Buchstaben sind, und automatisch die beste Übereinstimmung auswählt. Der Knack-Modus in diesem Werkzeug erledigt beides für Sie, listet alle 25 Entschlüsselungen auf und hebt die wahrscheinlichste Antwort anhand eines Chi-Quadrat-Werts hervor.

Eine kurze Geschichte der Caesar-Verschlüsselung

Die Chiffre verdankt ihren Namen Julius Caesar, der laut dem Geschichtsschreiber Sueton um 50 v. Chr. jeden Buchstaben um drei Stellen verschob, um seine Nachrichten geheim zu halten. Von seinem Nachfolger Augustus wird berichtet, dass er ein ähnliches Verfahren mit einer Verschiebung um eins verwendete. Jahrhundertelang war eine einfache Buchstabenverschiebung sicher genug, vor allem weil nur sehr wenige Menschen lesen, geschweige denn eine verschlüsselte Nachricht analysieren konnten. Ihre Schwäche war bereits im neunten Jahrhundert verstanden, als der arabische Mathematiker al-Kindi die Häufigkeitsanalyse beschrieb – genau jene Technik, die die Chiffre heute in Sekunden knackt.