Chaocipher
Verschlüsseln und entschlüsseln Sie die Chaocipher, die dynamische Substitutionschiffre, die John F. Byrne 1918 erfand und bis 2010 geheim hielt. Zwei Alphabete sitzen auf gedachten Scheiben und ordnen sich nach jedem Buchstaben neu an, sodass jeder Buchstabe unter einem frisch durchmischten Alphabet verschlüsselt wird. Bearbeiten Sie beide Startalphabete, wechseln Sie zwischen Verschlüsseln und Entschlüsseln und beobachten Sie, wie sich die Scheiben drehen. Alles läuft in Ihrem Browser.
Linke Scheibe (Geheimtext)
Rechte Scheibe (Klartext)
Jede Scheibe muss jeden Buchstaben von A bis Z genau einmal enthalten. Die beiden Startanordnungen sind der Schlüssel, daher müssen Sender und Empfänger dasselbe Paar verwenden. Die Standardwerte sind Byrnes klassische Exhibit-1-Alphabete.
Geben Sie oben Text ein, um das Chaocipher-Ergebnis hier zu sehen.
So verwenden Sie Chaocipher
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Verschlüsseln oder Entschlüsseln wählen
Wählen Sie Verschlüsseln, um Klartext in Chaocipher-Geheimtext umzuwandeln, oder Entschlüsseln, um den Klartext aus dem Geheimtext wiederherzustellen. In beiden Fällen werden dieselben Startalphabete verwendet.
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Die beiden Startalphabete festlegen
Geben Sie die Alphabete der linken und der rechten Scheibe ein, jedes eine Umordnung aller 26 Buchstaben. Sie sind der Schlüssel, verwenden Sie also dasselbe Paar wie Ihr Korrespondent, oder behalten Sie die klassischen Exhibit-1-Standardwerte bei, um Byrnes Beispiel zu reproduzieren.
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Ihren Text eingeben oder einfügen
Geben Sie die Nachricht ein, die Sie umwandeln möchten. Die Chiffre läuft automatisch während der Eingabe, findet jeden Buchstaben auf der einen Scheibe und liest das Ergebnis von der anderen ab und permutiert dann beide Scheiben.
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Ablesen, kopieren und teilen
Lesen Sie das Ergebnis ab, kopieren Sie es dann, laden Sie es als Textdatei herunter oder teilen Sie einen Link, der das Werkzeug mit genau Ihren Alphabeten, Ihrer Richtung und Ihrem Text wieder öffnet. Alles bleibt in Ihrem Browser.
Die Chaocipher verstehen
Was ist die Chaocipher?
Die Chaocipher ist eine polyalphabetische Substitutionschiffre, die der irisch-amerikanische Geschäftsmann John F. Byrne 1918 erfand. Ihr bestimmender Gedanke ist, dass sich die Chiffre während des Laufens selbst neu anordnet: Zwei Alphabete sitzen auf einem Paar gedachter Scheiben, und nach jedem einzelnen Buchstaben werden beide Alphabete permutiert. Da jeder Buchstabe unter einem frisch durchmischten Alphabet verschlüsselt wird, erzeugt derselbe Klartextbuchstabe fast nie zweimal denselben Geheimtextbuchstaben, was das Muster der Buchstabenhäufigkeit auslöscht, an dem einfachere Chiffren zerbrechen.
Byrne war überzeugt, dass seine Methode sowohl unknackbar als auch einfach genug war, um in eine Hemdtasche zu passen. Er beschrieb sie in seiner Autobiografie Silent Years von 1953 und setzte eine Geldprämie für jeden aus, der seine Herausforderungsnachrichten lösen könnte, doch er verriet nie, wie sie funktionierte. Der Algorithmus blieb mehr als neunzig Jahre lang ein Rätsel. Erst 2010, nachdem Byrnes Familie seine Papiere und ein funktionierendes Modell dem National Cryptologic Museum gestiftet hatte, rekonstruierte und veröffentlichte Moshe Rubin die genaue Methode.
Wie die Chaocipher funktioniert
Der Schlüssel ist ein Paar von Alphabeten mit je 26 Buchstaben, eines für jede Scheibe. Die linke Scheibe enthält das Geheimtextalphabet und die rechte Scheibe das Klartextalphabet. Um einen Buchstaben zu verschlüsseln, suchen Sie ihn in der rechten Scheibe und lesen den Buchstaben an genau derselben Position in der linken Scheibe ab. Zum Entschlüsseln gehen Sie umgekehrt vor: Suchen Sie den Geheimtextbuchstaben in der linken Scheibe und lesen Sie den Klartext an derselben Position in der rechten Scheibe ab. Die beiden Scheiben müssen bei Sender und Empfänger in derselben Anordnung beginnen.
Was dies von einer bloßen Substitution zur Chaocipher macht, ist das, was als Nächstes geschieht. Nachdem jeder Buchstabe verschlüsselt wurde, werden beide Scheiben durch eine feste Folge von Zügen permutiert, sodass die Alphabete, die den zweiten Buchstaben verschlüsseln, nicht mehr die Alphabete sind, die den ersten verschlüsselt haben. Dieses selbstverändernde Verhalten ist der Grund, warum Byrne sie chaotisch nannte. Nur die 26 Buchstaben werden verarbeitet; Leerzeichen, Satzzeichen und andere Zeichen gehen unverändert hindurch und drehen die Scheiben nicht, und die Groß- und Kleinschreibung bleibt erhalten.
Durchgerechnetes Beispiel
Verwenden Sie die klassischen Exhibit-1-Alphabete aus Byrnes eigenen Papieren: die linke Scheibe HXUCZVAMDSLKPEFJRIGTWOBNYQ und die rechte Scheibe PTLNBQDEOYSFAVZKGJRIHWXUMC. Verschlüsseln Sie die Nachricht WELLDONEISBETTERTHANWELLSAID. Für den ersten Buchstaben suchen Sie W in der rechten Scheibe und lesen den Buchstaben ab, der sich in der linken Scheibe darauf ausrichtet, nämlich O. Dann permutieren beide Scheiben, und der nächste Buchstabe E wird unter der neuen Anordnung verschlüsselt. Setzt man dies über die gesamte Nachricht fort, ergibt sich der Geheimtext OAHQHCNYNXTSZJRRHJBYHQKSOUJY.
Zum Entschlüsseln starten Sie die beiden Scheiben aus derselben Exhibit-1-Anordnung und führen den Spiegelvorgang aus: Suchen Sie jeden Geheimtextbuchstaben in der linken Scheibe und lesen Sie den Klartext an derselben Position in der rechten Scheibe ab, wobei Sie beide Scheiben nach jedem Buchstaben permutieren. Gibt man OAHQHCNYNXTSZJRRHJBYHQKSOUJY ein, erhält man wieder WELLDONEISBETTERTHANWELLSAID. Beachten Sie, dass sich die wiederholten Buchstaben in WELL im Geheimtext nicht wiederholen, weil sich die Scheiben weiterbewegt haben, bis die Chiffre sie erreicht.
Wie die beiden Scheiben permutieren
Die Permutation verwendet zwei Bezugspunkte auf jeder Scheibe: den Zenit, die erste Position, und den Nadir, die vierzehnte Position. Drehen Sie bei der linken Scheibe diese zunächst so, dass der gerade verschlüsselte Buchstabe zum Zenit wandert. Nehmen Sie dann den Buchstaben heraus, der nun eine Stelle hinter dem Zenit steht, schieben Sie den Block der Buchstaben von dort bis zum Nadir um eine Stelle in Richtung Zenit und lassen Sie den herausgenommenen Buchstaben zurück in den nun leeren Nadir-Platz fallen.
Die rechte Scheibe bewegt sich auf ähnliche, aber leicht verschobene Weise. Drehen Sie sie zunächst so, dass der Buchstabe eine Stelle rechts vom Klartextbuchstaben den Zenit erreicht. Nehmen Sie dann den Buchstaben heraus, der zwei Stellen hinter dem Zenit steht, schieben Sie den Block von dort bis zum Nadir um eine Stelle in Richtung Zenit und fügen Sie den herausgenommenen Buchstaben am Nadir wieder ein. Diese kleinen, festen Umordnungen werden nach jedem Buchstaben angewendet, und da sie deterministisch sind, reproduziert der Empfänger beim Entschlüsseln genau dieselben Scheibenbewegungen.
Das Byrne-Rätsel
Jahrzehntelang war die Chaocipher eines der reizvollsten Rätsel der Kryptografie. Byrne war ein enger Freund von James Joyce und taucht in Joyces Schriften auf, was die Faszination nur steigerte, als er in Silent Years einer Chiffre ein Kapitel widmete, für die Regierungen, wie er behauptete, ein Vermögen zahlen würden. Er druckte Herausforderungstexte ab, darunter das berühmte Exhibit 1 mit seinem Klartext und Geheimtext nebeneinander, und forderte die Welt heraus, seine Methode daraus zu rekonstruieren. Zu seinen Lebzeiten gelang dies öffentlich niemandem.
Das Rätsel wurde schließlich durch die Zusammenarbeit von Byrnes Sohn und der Gemeinschaft der Historiker gelöst. Im Mai 2010 übergab die Familie Byrnes Chaocipher-Materialien, einschließlich des physischen Modells, dem National Cryptologic Museum, und kurz darauf erarbeitete und veröffentlichte Moshe Rubin den Algorithmus in seinem Aufsatz Chaocipher Revealed. Die Enthüllung zeigte, dass Byrnes taschengroßes Gerät tatsächlich das hier beschriebene dynamische Zwei-Scheiben-Verfahren umsetzte.
Wie stark ist die Chaocipher?
Für eine Handchiffre ihrer Zeit ist die Chaocipher wirklich raffiniert. Da sich beide Alphabete nach jedem Buchstaben ändern, verrät eine einfache Häufigkeitszählung des Geheimtextes fast nichts, und eine kurze Nachricht verrät sehr wenig über die Startalphabete. Dieses dynamische Verhalten war den Chiffren mit festem Tableau wie Vigenère, die zu Byrnes Zeit Standard waren, um Jahrzehnte voraus.
Nach modernen Maßstäben ist sie jedoch nicht sicher. Die Permutationsregeln sind fest und öffentlich, sodass das einzige Geheimnis das Paar der Startalphabete ist, und ein entschlossener Analytiker mit genügend bekanntem Klartext — genau dem, was Byrne in seinen Exponaten lieferte — kann diese Alphabete rekonstruieren und das System wiederherstellen. Die Chaocipher widerstand gelegentlichen Lösern lange Zeit hauptsächlich deshalb, weil die Methode selbst geheim gehalten wurde, und nicht, weil sie einer anhaltenden modernen Kryptoanalyse standhalten konnte.
Ist die Chaocipher sicher?
Nein. Die Chaocipher ist ein faszinierendes Stück Kryptografiegeschichte und ein wunderbares Lehrbeispiel für eine selbstverändernde Chiffre, doch sie bietet keinen echten Schutz gegen moderne Analyse. Ihre Sicherheit hing größtenteils davon ab, den Algorithmus geheim zu halten, und sobald die Methode bekannt ist, lassen sich die Startalphabete aus genügend verschlüsseltem Text wiederherstellen.
Heute wird die Chaocipher wegen ihrer Geschichte und ihres Mechanismus geschätzt und nicht, um etwas zu verbergen. Sie ist ein Favorit in Rätseln, Escape Rooms und Capture-the-Flag-Wettbewerben, und sie belohnt jeden, der neugierig darauf ist, wie sich die Kryptografie von festen Substitutionen hin zu den dynamischen Systemen entwickelte, die folgten. Zum Schutz echter Informationen sollten Sie sich stattdessen auf moderne, gut erprobte Algorithmen wie AES verlassen.
Häufig gestellte Fragen
Was ist die Chaocipher?
Wie funktioniert die Chaocipher?
Was ist der Schlüssel der Chaocipher?
Können Sie ein Beispiel für die Chaocipher zeigen?
Wie ändern sich die Scheiben nach jedem Buchstaben?
Warum ist die Chaocipher berühmt?
Wer hat die Chaocipher gelöst und wann?
Worin unterscheidet sich die Chaocipher von der Vigenère-Chiffre?
Verändert die Chiffre Leerzeichen und Satzzeichen?
Wie entschlüssle ich eine Chaocipher-Nachricht?
Ist die Chaocipher sicher?
Wird mein Text auf einen Server hochgeladen?
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