Porta-Chiffre
Verschlüsseln und entschlüsseln Sie die Della-Porta-Chiffre, eine auf einem Schlüsselwort beruhende polyalphabetische Chiffre, die der italienische Gelehrte Giovan Battista della Porta im Jahr 1563 veröffentlichte. Sie ist reziprok: Dasselbe Schlüsselwort verschlüsselt und entschlüsselt zugleich, sodass es keinen getrennten Entschlüsselungsmodus gibt. Geben Sie ein Schlüsselwort ein und beobachten Sie, wie die 13 gepaarten Alphabete live arbeiten. Alles läuft in Ihrem Browser.
Porta ist reziprok: Dasselbe Schlüsselwort verschlüsselt und entschlüsselt zugleich. Um eine Nachricht zu entschlüsseln, fügen Sie den Geheimtext ein und geben dasselbe Schlüsselwort ein, und das Ergebnis ist der ursprüngliche Klartext. Es gibt keine getrennte Entschlüsselungsschaltfläche.
Schlüsselwort
Das Schlüsselwort ist das von Sender und Empfänger geteilte Geheimnis. Es wiederholt sich über die Nachricht hinweg, und jeder seiner Buchstaben wählt eines der 13 reziproken Alphabete aus. Da die Alphabete gepaart sind, wählen A und B dasselbe, C und D das nächste und so weiter. Es werden nur Buchstaben verwendet; Leerzeichen, Ziffern oder Satzzeichen im Schlüsselwort werden ignoriert.
Geben Sie oben Text ein, um das Porta-Ergebnis hier zu sehen.
So verwenden Sie Porta-Chiffre
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Das Schlüsselwort eingeben
Geben Sie das geteilte geheime Schlüsselwort ein, etwa CIPHER. Nur seine Buchstaben werden verwendet; Leerzeichen, Ziffern oder Satzzeichen werden ignoriert. Dasselbe Schlüsselwort wird sowohl zum Verschlüsseln als auch zum Entschlüsseln verwendet.
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Ihren Text eingeben oder einfügen
Geben Sie die Nachricht ein, die Sie umwandeln möchten: Klartext zum Verschlüsseln oder Porta-Geheimtext zum Entschlüsseln. Die Chiffre läuft automatisch während der Eingabe, und die Berechnung Buchstabe für Buchstabe aktualisiert sich live darunter.
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Das reziproke Ergebnis ablesen
Da Porta reziprok ist, dient dasselbe Schlüsselwort beiden Richtungen. Um eine Nachricht wiederherzustellen, fügen Sie den Geheimtext ein und geben dasselbe Schlüsselwort ein, das zum Verschlüsseln verwendet wurde; das Ergebnis ist der ursprüngliche Klartext.
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Ansehen, kopieren und teilen
Öffnen Sie die Berechnung, um zu sehen, welches Schlüsselpaar und Alphabet jeden Buchstaben verschlüsselt hat, kopieren Sie dann das Ergebnis, laden Sie es als Textdatei herunter oder teilen Sie einen Link, der das Werkzeug mit genau Ihrem Schlüsselwort und Ihrem Text wieder öffnet.
Die Porta-Chiffre verstehen
Was ist die Porta-Chiffre?
Die Porta-Chiffre, vollständiger die Della-Porta-Chiffre, ist eine polyalphabetische Substitutionschiffre, die der italienische Universalgelehrte Giovan Battista della Porta in seinem Buch De Furtivis Literarum Notis von 1563 beschrieb. Wie die Vigenère-Chiffre verwendet sie ein sich wiederholendes Schlüsselwort, sodass derselbe Klartextbuchstabe je nach seiner Position zu vielen verschiedenen Geheimtextbuchstaben verschlüsselt werden kann, was die Buchstabenhäufigkeitsmuster abflacht, die eine einfache Substitution verraten. Sie ist eines der frühesten praktischen polyalphabetischen Systeme, und über Jahrhunderte wurde sie dafür bewundert, sowohl angemessen stark als auch einfach von Hand anzuwenden zu sein.
Was Porta auszeichnet, ist seine Tabelle aus nur 13 reziproken Alphabeten anstelle der 26 verschobenen Zeilen eines vollständigen Vigenère-Quadrats. Jedes Alphabet ist so aufgebaut, dass die erste Hälfte des Alphabets stets mit der zweiten Hälfte vertauscht wird, was der Chiffre ihre nützlichste Eigenschaft verleiht: Sie ist reziprok, das heißt, ein und dieselbe Operation verschlüsselt und entschlüsselt zugleich. An Della Porta erinnert man sich oft als einen der Begründer der modernen Kryptografie, und diese elegante selbstinverse Tabelle ist die Idee, die am stärksten mit seinem Namen verbunden ist.
Wie die Porta-Chiffre funktioniert
Nummerieren Sie das Alphabet von A als 0 bis Z als 25. Das Schlüsselwort wird so oft wiederholt, wie nötig, um unter jeden Buchstaben der Nachricht einen Schlüsselbuchstaben zu setzen. Jeder Schlüsselbuchstabe wählt eine von 13 Zeilen, und die Zeilen treten paarweise auf: A oder B wählt die erste Zeile, C oder D die zweite, E oder F die dritte und so weiter bis Y oder Z, das die dreizehnte wählt. Nennt man diese Paarzahl r, die von 0 für A oder B bis 12 für Y oder Z reicht, so verschlüsselt sich ein Klartextbuchstabe in der ersten Hälfte des Alphabets (A–M, Werte 0–12) zu C = 13 + ((P + r) mod 13) und landet irgendwo in der zweiten Hälfte N–Z. Ein Buchstabe in der zweiten Hälfte wird mit C = (P − 13 − r) mod 13 zurück in die erste Hälfte abgebildet.
Auf Papier geschieht dies mit der Porta-Tabelle, einem Raster aus 13 Zeilen. Um einen Buchstaben zu verschlüsseln, suchen Sie die Zeile für den aktuellen Schlüsselbuchstaben, finden den Klartextbuchstaben in dieser Zeile und lesen seinen Partner ab. Buchstaben sind die einzigen Zeichen, die umgewandelt werden; Leerzeichen, Ziffern und Satzzeichen gehen unverändert hindurch und verbrauchen keinen Schlüsselbuchstaben, sodass das Schlüsselwort mit den Buchstaben ausgerichtet bleibt, auf die es ankommt. Die Live-Berechnung unter dem Werkzeug zeigt genau dies für jeden Buchstaben Ihrer Nachricht, einschließlich welches Schlüsselpaar das Alphabet ausgewählt hat.
Durchgerechnetes Beispiel
Verschlüsseln Sie die Nachricht HELLO mit dem Schlüsselwort KEY. Wiederholt man das Schlüsselwort, ergeben sich die Schlüsselbuchstaben K, E, Y, K, E, ausgerichtet unter H, E, L, L, O. Der Schlüsselbuchstabe K gehört zum Paar K oder L, also wählt er diese Zeile, und in ihr verschlüsselt sich H zu Z. Der Schlüsselbuchstabe E gehört zum Paar E oder F, und in dieser Zeile verschlüsselt sich E zu T. Der Schlüsselbuchstabe Y, aus dem Paar Y oder Z, macht aus L ein X. K macht aus dem nächsten L ein Q, und E macht aus O ein M. Der Geheimtext lautet ZTXQM.
Nun entschlüsseln Sie ZTXQM mit demselben Schlüsselwort KEY und demselben Verfahren. In der Zeile K oder L wird Z zurück zu H abgebildet; in der Zeile E oder F wird T zurück zu E; in der Zeile Y oder Z wird X zurück zu L; K bringt Q zurück zu L; und E bringt M zurück zu O. Das Ergebnis ist wieder HELLO. Die identische Operation hat die Nachricht wiederhergestellt, und genau das ist der ganze Sinn der Porta-Chiffre.
Warum Porta seine eigene Umkehrung ist
Die reziproke Eigenschaft ist in die Gestalt jeder Zeile eingebaut. Jedes Alphabet paart die erste Hälfte der Buchstaben, A–M, mit der zweiten Hälfte, N–Z, sodass jeder A–M-Buchstabe, der auf einen bestimmten N–Z-Buchstaben abgebildet wird, von diesem N–Z-Buchstaben unmittelbar zurück abgebildet wird. Die Verschlüsselung sendet einen Buchstaben der ersten Hälfte in die zweite Hälfte, und führt man das Ergebnis erneut durch dieselbe Zeile, gelangt es wieder nach Hause. Die durch das Schlüsselpaar festgelegte Drehung hebt sich aus genau demselben Grund auf, sodass zweimaliges Verschlüsseln Sie wieder an den Ausgangspunkt zurückbringt.
Das ist wirklich praktisch. Bei Vigenère müssen Sie beim Verschlüsseln addieren und beim Entschlüsseln subtrahieren, sodass die beiden Richtungen unterschiedliche Verfahren verwenden. Bei Porta gibt es nur ein einziges Verfahren zu lernen, und eine einzige Tabelle oder ein einziges Werkzeug dient beiden Richtungen. Deshalb hat dieses Werkzeug keine getrennte Entschlüsselungsschaltfläche: Sie geben einfach dasselbe Schlüsselwort ein und fügen den Text ein, den Sie umwandeln möchten.
Porta, Vigenère und Beaufort
Es hilft, die verwandten Schlüsselwortchiffren nebeneinanderzustellen. Die Vigenère-Chiffre addiert den Schlüssel zum Klartext, C = (P + K) mod 26, und benötigt zum Entschlüsseln die umgekehrte Subtraktion. Die Beaufort-Chiffre subtrahiert den Klartext vom Schlüssel, C = (K − P) mod 26, und ist reziprok. Die Porta-Chiffre erreicht die Reziprozität auf andere Weise: Statt das ganze Alphabet zu verschieben, teilt sie es in zwei Hälften und vertauscht die Hälften, wobei sie nur 13 gepaarte Alphabete verwendet, die durch Buchstabenpaare gesteuert werden. Alle teilen sich ein sich wiederholendes Schlüsselwort und eine gedruckte Tabelle, weshalb sie leicht zu verwechseln sind.
Da die Geometrie sich unterscheidet, sieht eine mit einer dieser Chiffren verschlüsselte Nachricht unter einer anderen wie Kauderwelsch aus. Dieses Werkzeug setzt die klassische reziproke Della-Porta-Tabelle um. Wenn Sie die addierende Regel benötigen, deckt das Vigenère-Werkzeug bei Text Machine Vigenère und seine verwandten Modi ab, und das Beaufort-Werkzeug deckt die andere reziproke Schlüsselwortchiffre ab.
Wie man die Porta-Chiffre bricht
Porta erbt die Stärken und Schwächen jeder polyalphabetischen Chiffre mit sich wiederholendem Schlüssel. Ihre Verteidigung besteht darin, dass ein Klartextbuchstabe auf mehrere verschiedene Geheimtextbuchstaben abgebildet wird, was die offensichtlichen Spitzen der Buchstabenhäufigkeit abflacht, die eine einfache Substitution verraten. Ihre Schwäche ist, dass sich der Schlüssel wiederholt. Sobald ein Analyst die Länge des Schlüsselworts errät, zerfällt der Geheimtext in getrennte Spalten, die jeweils mit einem einzigen festen Alphabet verschlüsselt wurden, und jede Spalte wird zu einer einfachen reziproken Substitution, die der Häufigkeitsanalyse nachgibt.
Der klassische Weg, die Schlüssellänge zu finden, ist die Kasiski-Untersuchung, die nach wiederholten Buchstabengruppen sucht und die Abstände zwischen ihnen misst, zusammen mit dem Koinzidenzindex, der misst, wie ungleichmäßig die Buchstabenhäufigkeiten sind. In gewisser Hinsicht ist Porta schwächer als Vigenère: Da Schlüsselbuchstaben paarweise auftreten, hat jede Spalte nur 13 mögliche Alphabete statt 26, sodass ein Analyst, sobald die Schlüssellänge bekannt ist, für jede Spalte einfach alle 13 durchprobieren kann. Eine Porta-Nachricht ist daher nur so stark, wie ihr Schlüsselwort lang, unvorhersehbar und nur einmal verwendet ist.
Ist die Porta-Chiffre sicher?
Nein. Nach modernen Maßstäben bietet die Porta-Chiffre keinen echten Schutz. Ein kurzes oder wiederholtes Schlüsselwort fällt rasch den oben genannten Kasiski- und Koinzidenzindex-Methoden zum Opfer, und selbst ein langes Schlüsselwort kann einem entschlossenen Analysten mit einem Computer nicht standhalten. Sie gehört in die Ära der Handchiffren, wo ihr Reiz in einer klugen, leicht anzuwendenden reziproken Tabelle lag und nicht in unzerbrechlicher Stärke.
Heute wird die Porta-Chiffre zum Lernen und zur Unterhaltung geschätzt. Sie ist eine hervorragende Art, die polyalphabetische Substitution und die elegante Idee einer selbstinversen Chiffre zu verstehen, und sie taucht häufig in Rätseln, Escape Rooms und Capture-the-Flag-Wettbewerben auf. Zum Schutz echter Informationen sollten Sie sich stattdessen auf moderne, gut erprobte Algorithmen wie AES verlassen.
Häufig gestellte Fragen
Was ist die Porta-Chiffre?
Wie funktioniert die Porta-Chiffre?
Ist die Porta-Chiffre dasselbe wie die Vigenère-Chiffre?
Warum ist die Porta-Chiffre reziprok?
Können Sie ein Porta-Chiffre-Beispiel zeigen?
Wie entschlüssle ich eine Porta-Chiffre?
Warum hat die Porta-Chiffre nur 13 Alphabete?
Welches Schlüsselwort sollte ich verwenden?
Verändert die Porta-Chiffre Leerzeichen und Satzzeichen?
Wie bricht man die Porta-Chiffre?
Ist die Porta-Chiffre sicher?
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