Laufschlüssel-Chiffre
Verschlüsseln und entschlüsseln Sie die Laufschlüssel-Chiffre, eine Vigenère-Chiffre, deren Schlüssel eine lange Textpassage statt eines kurzen, sich wiederholenden Wortes ist. Weil der Schlüssel so lang wie die Nachricht ist und sich nie wiederholt, verschwindet das periodische Muster, das eine gewöhnliche Vigenère-Chiffre bricht. Wechseln Sie zwischen Verschlüsseln und Entschlüsseln und beobachten Sie, wie sich die Berechnung live aufbaut. Alles läuft in Ihrem Browser.
Fügen Sie eine lange Schlüsselpassage ein, traditionell eine vereinbarte Buchseite. Für einen echten Laufschlüssel muss sie mindestens so lang wie Ihre Nachricht sein. Nur Buchstaben werden zum Verschieben verwendet; Groß- und Kleinschreibung werden gleich behandelt, und alle Leerzeichen, Ziffern oder Satzzeichen im Schlüssel werden ignoriert.
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So verwenden Sie Laufschlüssel-Chiffre
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Verschlüsseln oder Entschlüsseln wählen
Wählen Sie Verschlüsseln, um Klartext in Laufschlüssel-Geheimtext umzuwandeln, oder Entschlüsseln, um den Klartext aus dem Geheimtext wiederherzustellen. Derselbe Laufschlüssel wird für beide Richtungen verwendet.
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Ihren Laufschlüssel einfügen
Fügen Sie eine lange Textpassage ein, die als Schlüssel dienen soll, traditionell eine vereinbarte Buchseite. Für einen echten Laufschlüssel sollte sie mindestens so lang wie Ihre Nachricht sein. Nur ihre Buchstaben werden verwendet, und Groß- und Kleinschreibung, Leerzeichen sowie Satzzeichen werden ignoriert.
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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, und die Berechnung Buchstabe für Buchstabe aktualisiert sich live darunter und hebt jede Stelle hervor, an der ein kurzer Schlüssel umbrechen und sich wiederholen musste.
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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 Ihrem Schlüssel, Ihrer Richtung und Ihrem Text wieder öffnet. Alles bleibt in Ihrem Browser.
Die Laufschlüssel-Chiffre verstehen
Was ist die Laufschlüssel-Chiffre?
Die Laufschlüssel-Chiffre ist eine polyalphabetische Substitutionschiffre, eine Form der Vigenère-Chiffre, bei der der Schlüssel eine lange Passage gewöhnlichen Textes statt eines kurzen, sich wiederholenden Schlüsselworts ist. Sender und Empfänger einigen sich im Voraus auf einen Schlüsseltext, klassischerweise eine bestimmte Ausgabe eines bestimmten Buches, aufgeschlagen auf einer bestimmten Seite, und verwenden dessen Buchstaben der Reihe nach, um die Nachricht zu verschieben. Da der Schlüssel mindestens so lang wie die Nachricht ist, muss er sich nie wiederholen, und die regelmäßige zyklische Struktur, die eine Chiffre mit sich wiederholendem Schlüssel leicht zu brechen macht, verschwindet einfach.
Dieser lange, sich nicht wiederholende Schlüssel ist es, der die Laufschlüssel-Chiffre auszeichnet. Eine gewöhnliche Vigenère-Chiffre verrät sich durch ihre Periodizität: Ihr kurzes Schlüsselwort läuft im Kreis, und dieser Rhythmus kann erkannt und entwirrt werden. Ein Laufschlüssel beseitigt den Rhythmus vollständig. Der Haken ist, dass der Schlüssel nun natürliche Sprache ist, mit all der statistischen Verzerrung, die englischer Text mit sich bringt, und genau diese Verzerrung wird zur Angriffsfläche, die ein Angreifer stattdessen nutzt.
Wie die Laufschlüssel-Chiffre funktioniert
Nummerieren Sie das Alphabet von A als 0 bis Z als 25. Schreiben Sie den Schlüsseltext unter die Nachricht, sodass unter jedem Buchstaben des Klartextes ein Schlüsselbuchstabe steht. Zum Verschlüsseln addieren Sie jeden Schlüsselbuchstaben zu dem darüberstehenden Buchstaben und führen ihn mit einem Rest modulo 26 um das Alphabet herum, was den Geheimtextbuchstaben C = (P + K) mod 26 ergibt. Die Arithmetik ist genau das Vigenère-Tableau; nur die Quelle des Schlüssels hat sich geändert.
Zum Entschlüsseln schreibt der Empfänger denselben Schlüsseltext unter den Geheimtext und subtrahiert, wodurch er jeden Klartextbuchstaben mit P = (C − K) mod 26 wiederherstellt. Wie bei jeder Vigenère-Variante werden nur die 26 Buchstaben umgewandelt: Leerzeichen, Satzzeichen und Ziffern gehen unverändert hindurch und verbrauchen keinen Schlüsselbuchstaben, sodass der Schlüssel mit den Buchstaben der Nachricht ausgerichtet bleibt. Die Groß- und Kleinschreibung bleibt erhalten, sodass die Ausgabe die Gestalt des ursprünglichen Textes behält.
Durchgerechnetes Beispiel
Verschlüsseln Sie die Nachricht HELLO mit dem Laufschlüssel KEYBOARD. Stellen Sie die ersten fünf Schlüsselbuchstaben K, E, Y, B, O unter die Nachricht und addieren Sie: H plus K ist R, E plus E ist I, L plus Y ist J, L plus B ist M und O plus O ist C. Der Geheimtext lautet RIJMC. Beachten Sie, dass die Schlüsselbuchstaben – anders als bei der Autokey-Chiffre – ausschließlich aus dem vereinbarten Schlüsseltext stammen und nichts mit dem Klartext zu tun haben.
Um RIJMC zu entschlüsseln, schreiben Sie denselben Schlüssel KEYBOARD darunter und subtrahieren: R minus K ist H, I minus E ist E, J minus Y ist L, M minus B ist L und C minus O ist O, was HELLO wiederherstellt. Die gesamte Nachricht lässt sich in einem Durchgang lesen, weil der Schlüssel von Anfang an vollständig bekannt ist, ohne dass man auf eine Rückführung Buchstabe für Buchstabe warten müsste.
Laufschlüssel im Vergleich zur Vigenère-Chiffre mit sich wiederholendem Schlüssel
Eine gewöhnliche Vigenère-Chiffre wiederholt ein kurzes Schlüsselwort über die ganze Nachricht hinweg: Mit dem Schlüssel KEY lautet der Strom KEYKEYKEY und so weiter. Diese Wiederholung ist ihr fataler Schwachpunkt, denn die Schlüssellänge lässt sich mit der Kasiski-Untersuchung oder dem Koinzidenzindex wiederherstellen, woraufhin jede Spalte eine einfache Caesar-Verschiebung ist, die durch Häufigkeitsanalyse gelöst wird. Die Laufschlüssel-Chiffre verwendet dieselbe Additionsregel, aber einen Schlüssel, der so lang wie die Nachricht ist, sodass es keine Periode zu finden gibt und jene klassischen Tests nicht direkt anwendbar sind.
Die Gefahr besteht darin, einen zu kurzen Schlüssel zu verwenden. Ist der Laufschlüssel kürzer als die Nachricht, muss er wieder an seinen Anfang zurückkehren, und in diesem Moment wird er zu einer gewöhnlichen Vigenère-Chiffre mit sich wiederholendem Schlüssel und allen Schwächen dieser Chiffre. Verschlüsselt man HELLO etwa mit dem dreibuchstabigen Schlüssel KEY, ergibt die Wiederholung RIJVS — genau das Ergebnis der sich wiederholenden Vigenère-Chiffre. Dieses Werkzeug markiert alle wiederverwendeten Schlüsselbuchstaben, damit Sie sehen können, wie die Chiffre verfällt, und ein ordentlicher Laufschlüssel sollte immer mindestens so lang wie der Text sein.
Laufschlüssel im Vergleich zur Autokey-Chiffre
Die Laufschlüssel- und die Autokey-Chiffre sind nahe Verwandte: Beide verwenden einen Schlüssel, der so lang wie die Nachricht ist, sodass sich nichts wiederholt, und beide laufen auf dieselbe modulare Addition hinaus. Der Unterschied liegt darin, woher der lange Schlüssel stammt. Eine Laufschlüssel-Chiffre bezieht ihren Schlüssel aus einem gemeinsamen externen Text, etwa einer vereinbarten Buchseite, während die Autokey-Chiffre ihren langen Schlüssel aus einem kurzen Anfangsschlüsselwort gefolgt vom Klartext selbst erzeugt.
Diese Unterscheidung prägt, wie jede angegriffen wird. Die Autokey-Chiffre braucht nur ein winziges gemeinsames Geheimnis, das Anfangsschlüsselwort, doch weil ein Teil ihres Schlüssels der Klartext ist, legt das Erraten eines häufigen Wortes und sein Durchziehen durch die Nachricht mehr Text frei. Die Laufschlüssel-Chiffre erfordert, dass beide Parteien denselben Schlüsseltext besitzen, doch ihre Schwäche ist statistisch: Sowohl die Nachricht als auch der Schlüssel sind natürliche Sprache, sodass ein Analytiker wahrscheinliche Wörter gegen wahrscheinliche Wörter ausspielen kann, bis sich eine stimmige Aufteilung ergibt.
Wie man die Laufschlüssel-Chiffre bricht
Da sich der Schlüssel nie wiederholt, greifen die Kasiski-Untersuchung und der Koinzidenzindex nicht so wie bei einer sich wiederholenden Vigenère-Chiffre. Stattdessen nutzt der klassische Angriff die Tatsache aus, dass jeder Geheimtextbuchstabe die Summe zweier Buchstaben ist, die beide aus gewöhnlicher Sprache stammen. Englisch ist hochgradig redundant, sodass für einen gegebenen Geheimtextbuchstaben nur eine kleine Zahl von Klartext-und-Schlüssel-Buchstabenpaaren plausibel ist, und häufige Wörter in beiden Strömen hinterlassen erkennbare Spuren.
Die praktische Methode, oft William Friedman zugeschrieben, besteht darin, ein wahrscheinliches Wort zu erraten, es von einem Abschnitt des Geheimtextes abzuziehen, als wäre es der Schlüssel, und zu prüfen, ob der andere Strom wie Sprache aussieht. Eine richtige Vermutung im Schlüssel legt ein Bruchstück Klartext frei, und eine richtige Vermutung im Klartext legt ein Bruchstück des Schlüssels frei; jedes Bruchstück lässt sich dann nach außen erweitern und die beiden Ströme gegeneinander aufreißen. Denselben Schlüsseltext für mehr als eine Nachricht wiederzuverwenden ist fatal, denn das Subtrahieren zweier Geheimtexte hebt den gemeinsamen Schlüssel auf und lässt die beiden Klartexte kombiniert zurück.
Vom Laufschlüssel zum One-Time-Pad
Die Laufschlüssel-Chiffre ist der direkte gedankliche Vorläufer des One-Time-Pads, der einzigen Chiffre, die nachweislich unbrechbar ist. Das Rezept ist fast dasselbe: Nehmen Sie einen Schlüssel, der so lang wie die Nachricht ist, und addieren Sie ihn Buchstabe für Buchstabe. Das One-Time-Pad fügt drei strenge Bedingungen hinzu — der Schlüssel muss wirklich zufällig, mindestens so lang wie die Nachricht und niemals wiederverwendet sein. Erfüllen Sie alle drei, dann ist jeder mögliche Klartext gleichermaßen mit dem Geheimtext vereinbar, sodass keine Analyse den echten bevorzugen kann.
Ein Laufschlüssel verletzt genau diese Bedingungen. Eine Buchpassage ist nicht zufällig; sie ist strukturiertes Englisch, dessen Buchstabenhäufigkeiten und häufige Wörter einem Analytiker den oben beschriebenen Ansatzpunkt geben. Während die Laufschlüssel-Chiffre also merklich stärker als eine sich wiederholende Vigenère-Chiffre ist, bietet sie nach modernen Maßstäben keine echte Sicherheit und sollte niemals echte Geheimnisse schützen. Sie genießt man am besten als anschauliche Lektion der Kryptografie-Geschichte und als feste Größe bei Rätseljagden, Escape Rooms und Capture-the-Flag-Wettbewerben; für echten Schutz verwenden Sie einen modernen, gut erprobten Algorithmus wie AES.
Häufig gestellte Fragen
Was ist die Laufschlüssel-Chiffre?
Wie funktioniert die Laufschlüssel-Chiffre?
Worin unterscheidet sich die Laufschlüssel-Chiffre von der Vigenère-Chiffre?
Können Sie ein Beispiel für die Laufschlüssel-Chiffre zeigen?
Was sollte ich als Laufschlüssel verwenden?
Was passiert, wenn mein Schlüssel kürzer als die Nachricht ist?
Worin besteht der Unterschied zwischen Laufschlüssel- und Autokey-Chiffren?
Ist die Laufschlüssel-Chiffre dasselbe wie eine Buchchiffre?
Verändert die Chiffre Leerzeichen, Ziffern und Satzzeichen?
Wie bricht man die Laufschlüssel-Chiffre?
Ist die Laufschlüssel-Chiffre mit dem One-Time-Pad verwandt?
Ist die Laufschlüssel-Chiffre sicher, und wird mein Text hochgeladen?
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