Geheimschriften – Caesar und Vigenère

Geheime Botschaften

Schon vor über 2000 Jahren wollten Menschen Nachrichten so schreiben, dass Fremde sie nicht lesen können. Der römische Feldherr Julius Caesar soll dafür einen einfachen Trick benutzt haben. Heute verschlüsseln dein Handy und dein Browser ständig – mit viel stärkeren Verfahren, aber nach derselben Grundidee.

Die Caesar-Verschlüsselung

Jeder Buchstabe wird um eine feste Zahl im Alphabet verschoben. Bei einer Verschiebung um 3 wird aus A ein D, aus B ein E – und hinter Z geht es wieder bei A los. Das „wieder von vorne“ erledigt % 26:

def caesar(text, verschiebung):
    ergebnis = ""
    for zeichen in text:
        if "A" <= zeichen <= "Z":
            nummer = ord(zeichen) - ord("A")          # A = 0, B = 1, …
            nummer = (nummer + verschiebung) % 26
            ergebnis = ergebnis + chr(nummer + ord("A"))
        else:
            ergebnis = ergebnis + zeichen
    return ergebnis


geheim = caesar("TREFFEN UM ACHT", 3)
print(geheim)
print(caesar(geheim, -3))

Mit derselben Funktion entschlüsselst du auch: einfach um -3 zurückschieben.

Caesar knacken

Es gibt nur 25 sinnvolle Verschiebungen. Ein Computer probiert sie alle in Sekundenbruchteilen aus. Das nennt man Brute Force („rohe Gewalt“). Findest du die Nachricht?

def caesar(text, verschiebung):
    ergebnis = ""
    for zeichen in text:
        if "A" <= zeichen <= "Z":
            ergebnis = ergebnis + chr((ord(zeichen) - ord("A") + verschiebung) % 26 + ord("A"))
        else:
            ergebnis = ergebnis + zeichen
    return ergebnis


geheim = "HIV WGLEXD PMIKX LMRXIV HIV XYVRLEPPI"
for versuch in range(1, 26):
    print(versuch, caesar(geheim, -versuch))

Eine Zeile ergibt Sinn – also ist Caesar nicht sicher.

Vigenère: mit Schlüsselwort

Der Franzose Blaise de Vigenère hatte im 16. Jahrhundert eine bessere Idee: Jeder Buchstabe wird unterschiedlich weit verschoben. Wie weit, sagt ein Schlüsselwort. Mit dem Schlüssel KEY wird der erste Buchstabe um K (10) verschoben, der zweite um E (4), der dritte um Y (24) – und dann geht es wieder mit K los:

Aus den beiden L werden jetzt verschiedene Buchstaben (J und V). Das macht das Knacken viel schwerer. Mit dem Rest-Operator % wiederholst du den Schlüssel immer wieder:

schluessel = "KEY"
for nummer in range(7):
    print(nummer, schluessel[nummer % len(schluessel)])

Gut zu wissen: Auch Vigenère gilt heute als geknackt – mit Statistik über häufige Buchstaben. Moderne Verschlüsselung wie AES rechnet mit Bits statt Buchstaben und ist so stark, dass selbst alle Computer der Welt zusammen sie nicht mit Brute Force knacken könnten.