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Dieser Artikel ist der zweite Teil einer Serie, die von den Autoren mit der Veröffentlichung des ersten Teils in der Ausgabe 11 der If Fase im September 2006 rhinodidactics.de/Ausgaben/ausgabe-11.pdf begonnen wurde. Die beiden Referendare arbeiten inzwischen als Informatiklehrer und beabsichtigen, die Serie weiterzuführen.
Für uns Informatiker ist es wichtig, auch historische Aspekte in unser Fachgebiet einzubeziehen. Hier bietet sich bei der Thematisierung der Kryptographie im Unterricht der Blick auf antike Verschlüsselungsverfahren an, um zu zeigen, das die Informatik nicht erst mit der Konstruktion von Rechenmaschinen begonnen hat, sondern weit früher etwa mit der Betrachtung und Verwendung alltagsbezogener Algorithmen und Konzepte.
Zwei aus der Antike bekannte Verfahren zur Verschlüsselung von Nachrichten sind das der Skytale und das Caesar-Verfahren. Beide haben einen vom Verfahren unabhängigen Schlüssel.
Schon im alten Griechenland wurden etwa 500 Jahre vor Christus einfache Formen der Verschlüsselung angewandt, um geheime Nachrichten zu übermitteln.
Die Skytale ist das älteste bekannte militärische Verschlüsselungsverfahren. Die Spartaner entwickelten ein System, bei dem sie die geheime Botschaft auf einen, spiralförmig um einen Stab gewickelten, Papyrus- oder Lederstreifen schrieben. Der abgewickelte Streifen ohne den Stab wurde dem Empfänger überbracht. Die Nachricht zu entschlüsseln war dann natürlich nur möglich, wenn man über einen Stab mit gleichem Durchmesser verfügte. Als Schlüssel diente also ein Holzstab mit einem bestimmten Durchmesser, eben die Skytale. Die Skytale gehört zu den sogenannten Transpositionsverfahren. Hierbei handelt es sich um Verschlüsselungsverfahren, bei denen bei dem die Zeichen der Botschaft einfach umsortiert werden.
Quelle: de.wikipedia.org/wiki/Skytale
Die Caesar-Chiffre (auch als Verschiebe-Verschlüsselung bezeichnet) ist ein einfacher Sonderfall der monoalphabetischen Substitution. Zur Verschlüsselung wird dabei jeder Buchstabe des lateinischen Standardalphabets um eine bestimmte Anzahl von Positionen zyklisch verschoben. Die Anzahl der Stellen, um die verschoben wird, bestimmt dann den Schlüssel, der für die gesamte Verschlüsselung unverändert bleibt. Es ist eine sehr einfache aber dadurch auch unsichere Form einer Geheimschrift. Die Bezeichnung »Caesar-Verschlüsselung« leitet sich ab vom römischen Politiker und Feldherrn Gaius Julius Caesar, der diese Art der geheimen Kommunikation für seine militärische Korrespondenz verwendet hat. Dabei benutzte Caesar selbst oft den Schlüssel C, also eine Verschiebung des Alphabets um drei Buchstaben. Der römische Kaiser Augustus soll eine Verschiebung der Buchstaben um nur eine Position vorgezogen haben (vielleicht passend zu seinem Namen, der mit A beginnt). Als monoalphabetisches Verschlüsselungsverfahren (also ein Verfahren, das nur ein Alphabet benutzt) bietet die Verschiebechiffre nur ein geringes Maß an Sicherheit gegen unbefugte Entzifferung und kann sehr leicht geknackt werden.
Die in der natürlichen Sprache ungleiche und charakteristische Verteilung der Buchstaben innerhalb von Texten wird durch diese Art der Verschlüsselung nicht verborgen, so dass eine Häufigkeitsanalyse das Wirken einer einfachen monoalphabetischen Substitution enthüllt. Bei dieser Häufigkeitsanalyse muss nur der am häufigsten vorkommende Buchstabe gefunden werden. Noch einfacher nutzt der Angreifer die sehr kleine Anzahl der 25 möglichen Schlüssel. Dadurch liegt nach Ausprobieren spätestens nach dem 25. Versuch der Klartext vor.