Vigenère-Verschlüsselung einfach erklärt

Bei der Caesar-Chiffre wird nur ein einziges Alphabet benutzt. Die Vigenère-Chiffre benutzt mehrere Alphabete. Dafür gibt es das Fachwort polyalphabetisch („poly“ heißt „mehrere“).

Das Hilfsmittel ist das Vigenère-Quadrat. Du schreibst das Standardalphabet mit seinen 26 Großbuchstaben hin. Darunter schreibst du alle möglichen Caesar-verschobenen Alphabete. Jede Zeile beginnt mit ihrem Schlüsselbuchstaben. Die erste Zeile ist A B C … Z, die zweite ist B C … Z A. Jede Zeile ist also das Alphabet, nur verschoben.

Das Schlüsselwort schreibst du so oft wie nötig über den Text. Jeder Schlüsselbuchstabe sagt dir, welche Zeile des Quadrats für den Buchstaben darunter gilt. So wechselt die Verschiebung von Buchstabe zu Buchstabe. Wie viele Buchstaben das Schlüsselwort hat, so viele Caesar-Chiffren werden nebeneinander benutzt. Seine Buchstaben legen die jeweilige Verschiebung fest.

Die Tabelle unten ist ein ausgedachtes Beispiel mit Zeilen aus dem Quadrat. Sie zeigt: Derselbe Klartextbuchstabe E wird in jeder Zeile zu einem anderen Geheimtextbuchstaben.

Verschlüsseln: Schreibe den Text in eine Zeile und darüber das Schlüsselwort. Bei längeren Sätzen schreibt man das Schlüsselwort so oft darüber, wie der Text lang ist. Sätze werden ohne Leerzeichen geschrieben.

Dann nimmst du jeden Buchstaben einzeln. Suche die Zeile des Schlüsselbuchstabens. Suche die Spalte des Klartextbuchstabens, sie ist oben in der Kopfzeile gekennzeichnet. Der Kreuzungspunkt ist die Stelle, an der Zeile und Spalte sich treffen. Dort steht der Geheimtextbuchstabe. Jede Zeile beginnt mit ihrem Schlüsselbuchstaben und läuft dann durch das Alphabet, nach dem Z geht es bei A weiter.

Entschlüsseln: Der Empfänger kennt wie der Absender das geheime Kennwort. Er kehrt die Schritte um. Du suchst in der Zeile des Schlüsselbuchstabens den Geheimtextbuchstaben. Dann liest du oben in der Kopfzeile an derselben Stelle den Klartextbuchstaben ab. Beispiel: Geheimtext S, Schlüsselbuchstabe W. In der Zeile W steht das S an der Stelle, an der oben das W steht. Der Klartextbuchstabe ist also W.

Ein Algorithmus ist eine Folge genauer Schritte. Wer sie der Reihe nach ausführt, kommt zum Ziel. Die Vigenère-Verschlüsselung lässt sich so beschreiben (die Tabelle zeigt die Reihenfolge).

Zuerst braucht der Verschlüssler einen Schlüssel. Dann schreibt er den Text in eine Zeile und darüber das Kennwort so oft wiederholt, wie es nötig ist. Ist das Kennwort aufgebraucht, beginnt man wieder von vorn.

Dann wiederholt er einen Schritt für jeden Buchstaben: Er sucht den Kreuzungspunkt der Zeile des Schlüsselbuchstabens und der Spalte des Klartextbuchstabens. Der Kreuzungspunkt liefert den Geheimtextbuchstaben.

Zum Schluss wird der Geheimtext üblicherweise in Gruppen fester Länge übertragen, zum Beispiel in Fünfergruppen. Das dient auch dazu, die Länge des Kennworts nicht zu verraten. Der Empfänger kennt das Kennwort und kehrt die Schritte um.

Die Vigenère-Chiffre galt lange als „unknackbare Chiffre“. Aus heutiger Sicht ist das eine falsche Beurteilung. Der größte Schwachpunkt liegt in der Länge des Schlüsselworts. Zur Zeit von Vigenère und noch bis ins 20. Jahrhundert hinein wurden regelmäßig relativ kurze und häufig leicht zu erratende Schlüssel benutzt, die mehrfach verwendet wurden. Gerne nahm man lateinische Sinnsprüche. Das war schwach, weil leicht zu erraten.

Ist der Schlüssel kürzer als der Text, wiederholt er sich. Dann ist jeder n-te Buchstabe des Geheimtextes mit derselben Caesar-Chiffre verschlüsselt. Bei einem Schlüsselwort mit fünf Buchstaben wie hallo wird der 6. Buchstabe mit dem gleichen Alphabet verschlüsselt wie der erste, der 7. wie der zweite und so weiter. Im Wort hallo kommt das l zweimal vor. Ein Angreifer weiß das nicht und rechnet mit fünf verschiedenen Buchstaben.

Erster Schritt des Angriffs: die Länge finden. Bei einem kurzen Schlüsselwort wird ein häufiges Wort wie „die“ irgendwann gleich verschlüsselt. Solche wiederkehrenden Buchstabenfolgen suchte der preußische Infanteriemajor Friedrich Kasiski im Geheimtext und nannte sie „Doppler“. Aus ihrem Abstand lässt sich ermitteln, wie lang das Schlüsselwort ist. Man sucht alle gemeinsamen Teiler der Abstände. Der Abstand selbst ist also noch nicht die Länge.

Zweiter Schritt: Hat man die Länge, zerlegt man den Geheimtext in Gruppen, die mit demselben Alphabet verschlüsselt wurden. Jede Gruppe ist eine einfache Caesar-Verschlüsselung. Sie lässt sich mit einer Häufigkeitsanalyse leicht knacken. Das heißt: Du zählst, welcher Buchstabe am häufigsten vorkommt. In vielen Fällen steht er für das e, den in den meisten europäischen Sprachen häufigsten Buchstaben. Ist das e gefunden, ergeben sich die anderen Buchstaben. Welche Buchstaben im Schlüsselwort stehen, findest du also erst in diesem zweiten Schritt.

Sicher ist das Verfahren nur bei korrekter Anwendung: mit einem zufälligen Einmalschlüssel, der mindestens so lang ist wie der Text. Dann kann die Vigenère-Verschlüsselung tatsächlich nicht geknackt werden. Idealerweise ist der Schlüssel möglichst lang und eine möglichst „zufällige“ Buchstabenfolge.