Substitutions-Chiffren sind eine Art von Verschlüsselungstechnik, bei der jeder Buchstabe des Klartextes durch einen anderen Buchstaben oder ein anderes Symbol ersetzt wird, um den Chiffretext zu erzeugen. Es handelt sich um eine einfache Form der Kryptografie, die seit Jahrhunderten verwendet wird, um wichtige Informationen vor unbefugtem Zugriff zu schützen. Substitutions-Chiffren werden in der Regel in Kombination mit anderen kryptografischen Techniken wie Transpositions-Chiffren und verschlüsselten Chiffren verwendet, um eine stärkere Verschlüsselung zu erreichen.
Substitutions-Chiffren wurden schon vor schriftlichen Aufzeichnungen verwendet, wobei das früheste bekannte Beispiel auf den römischen Kaiser Julius Cäsar zurückgeht. Sie wurde verwendet, um geheime Nachrichten an militärische Befehlshaber zu senden, indem jeder Buchstabe im Klartext durch einen Buchstaben ersetzt wurde, der eine bestimmte Anzahl von Positionen im Alphabet verschoben war. Diese Art der Verschlüsselung wird noch heute in Form der Caesar-Chiffre verwendet.
Es gibt mehrere verschiedene Arten von Substitutions-Chiffren, jede mit ihren eigenen Stärken und Schwächen. Zu den gebräuchlichsten Typen gehören die monoalphabetische Chiffre, bei der für jeden Buchstaben des Klartextes eine einzige Substitution verwendet wird, und die polyalphabetische Chiffre, bei der für jeden Buchstaben mehrere Substitutionen verwendet werden. Andere Arten von Substitutions-Chiffren sind die Vigenère-Chiffre, die Hill-Chiffre und die Playfair-Chiffre.
Substitutions-Chiffren funktionieren, indem jeder Buchstabe des Klartextes durch einen anderen Buchstaben oder ein anderes Symbol ersetzt wird. Bei einer monoalphabetischen Chiffre wird für jeden Buchstaben die gleiche Substitution verwendet, während bei einer polyalphabetischen Chiffre für jeden Buchstaben unterschiedliche Substitutionen verwendet werden. Der Schlüssel zur Chiffre ist in der Regel ein Geheimcode, den nur der Sender und der Empfänger kennen.
Einer der Vorteile von Substitutions-Chiffren ist, dass sie relativ einfach zu implementieren und zu verstehen sind. Sie sind auch weniger anfällig für kryptografische Angriffe als andere Verschlüsselungstechniken, da die Substitutionen festgelegt und sowohl dem Sender als auch dem Empfänger bekannt sind.
Der Hauptnachteil von Substitutions-Chiffren besteht darin, dass sie anfällig für Frequenzanalysen sind, eine Art von Angriff, bei dem der Angreifer nach Mustern im Geheimtext sucht. Dem kann durch die Verwendung einer polyalphabetischen Chiffre oder einer verschlüsselten Chiffre entgegengewirkt werden, wodurch der Verschlüsselungsprozess jedoch komplexer wird.
Substitutions-Chiffren sind auch heute noch in verschiedenen Anwendungen weit verbreitet, z. B. in sicheren Kommunikationssystemen, militärischer Verschlüsselung und in Computerprogrammen. Sie können auch verwendet werden, um Daten zu schützen, die auf Computern gespeichert sind oder über Netzwerke übertragen werden.
Das Brechen von Substitutions-Chiffren kann schwierig sein, je nach Komplexität der Chiffre. Oft ist es möglich, eine Substitutions-Chiffre zu knacken, indem man die Häufigkeit der Buchstaben im Chiffretext analysiert, die dazu verwendet werden können, Muster zu erkennen und auf den Klartext zu schließen.
Einige der bekanntesten Beispiele für Substitutions-Chiffren sind die Cäsar-Chiffre, die Vigenère-Chiffre, die Hill-Chiffre und die Playfair-Chiffre. Diese Chiffren werden seit Jahrhunderten verwendet, um wichtige Informationen zu schützen, und sie sind auch heute noch beliebt.
Es gibt drei Arten von Chiffren: symmetrische, asymmetrische und Hashing-Chiffren.
Symmetrische Chiffren verwenden denselben Schlüssel für die Ver- und Entschlüsselung. Asymmetrische Chiffren verwenden unterschiedliche Schlüssel für die Ver- und Entschlüsselung. Hashing-Chiffren verwenden eine mathematische Funktion, um Daten in einen Code mit fester Länge umzuwandeln.
Nein, die Substitutions-Chiffre ist nicht dasselbe wie die Caesar-Chiffre. Bei der Substitutions-Chiffre wird jeder Buchstabe in der Nachricht durch einen Buchstaben ersetzt, der einer bestimmten Anzahl von Buchstaben entspricht, die im Alphabet nach oben oder unten verschoben sind. Bei der Cäsar-Chiffre wird jeder Buchstabe in der Nachricht durch einen Buchstaben ersetzt, der eine bestimmte Anzahl von Buchstaben im Alphabet entfernt ist.
Ein Chiffrierdecoder ist ein Werkzeug, mit dem ein Chiffriertext wieder in seine ursprüngliche Form zurückverwandelt werden kann. Der Chiffriertext ist ein verschlüsselter Text, der nur von jemandem gelesen werden kann, der den Decoder besitzt.
Nein, Shift-Chiffre und Substitutions-Chiffre sind nicht das Gleiche. Bei der Substitutions-Chiffre wird jeder Buchstabe der ursprünglichen Nachricht durch einen anderen Buchstaben ersetzt, während bei der Shift-Chiffre jeder Buchstabe der ursprünglichen Nachricht um eine bestimmte Anzahl von Stellen im Alphabet verschoben wird.
Bei Substitutions-Chiffren wird ein Zeichen durch ein anderes ersetzt. Einige gängige Substitutions-Chiffren sind die folgenden:
- Caesar-Chiffre: Bei dieser Chiffre wird jeder Buchstabe durch den Buchstaben ersetzt, der drei Stellen weiter unten im Alphabet steht. Zum Beispiel wird der Buchstabe A durch den Buchstaben D ersetzt, der Buchstabe B durch den Buchstaben E usw.
- Atbash-Chiffre: Bei dieser Chiffre wird jeder Buchstabe durch den Buchstaben ersetzt, der den gleichen Abstand zum Ende des Alphabets hat. Zum Beispiel wird der Buchstabe A durch den Buchstaben Z ersetzt, der Buchstabe B durch den Buchstaben Y und so weiter.
- ROT13-Chiffre: Bei dieser Chiffre wird jeder Buchstabe durch den Buchstaben ersetzt, der 13 Stellen weiter unten im Alphabet steht. Zum Beispiel wird der Buchstabe A durch den Buchstaben N ersetzt, der Buchstabe B durch den Buchstaben O und so weiter.