Homophone Chiffre
Häufige Buchstaben bekommen mehrere Geheimzeichen – und verwirren damit die Häufigkeitsanalyse!
🎯 Worum geht's? Klasse 7–8 · 1 Unterrichtsstunde
Nach dieser Seite kannst du …
- mit einer homophonen Chiffre ver- und entschlüsseln
- erklären, warum mehrere Geheimzeichen je Buchstabe die Häufigkeitsanalyse erschweren
- die Sicherheit mit Caesar und monoalphabetischer Substitution vergleichen
Vorwissen: Häufigkeitsanalyse
🎭 Was ist die Homophone Chiffre?
Bei der homophonen Substitution wird jeder Buchstabe des Klartexts durch ein Geheimzeichen ersetzt – ähnlich wie bei der Caesar-Chiffre. Der entscheidende Unterschied: Häufige Buchstaben bekommen mehrere mögliche Geheimzeichen zur Auswahl.
Das Wort homophon kommt aus dem Griechischen: homos = gleich, phone = Laut/Klang. Verschiedene Geheimzeichen „klingen" also für denselben Klartext-Buchstaben.
- Klartext – die ursprüngliche, lesbare Nachricht
- Geheimzeichen (Homophones) – mehrere mögliche Codes pro Buchstabe
- Substitution – jeder Buchstabe wird ersetzt, nicht verschoben
- Schlüssel – die vollständige Zuordnungstabelle (welche Codes für welchen Buchstaben)
- Beim Verschlüsseln wählt man zufällig eines der erlaubten Geheimzeichen
📊 Das Grundproblem: Häufigkeitsanalyse
Die größte Schwäche der einfachen Substitutions-Chiffren (wie Caesar) ist die Häufigkeitsanalyse: Im Deutschen kommt E mit ~17 % am häufigsten vor. Der häufigste Geheimtext-Buchstabe ist also sehr wahrscheinlich ein verschlüsseltes E.
Häufigkeit der Buchstaben in deutschen Texten (in %)
Lösung der homophonen Chiffre: E bekommt z. B. 5 verschiedene Codes (11, 34, 52, 67, 89). Jedes Mal, wenn E auftaucht, wird zufällig einer davon gewählt. Im Geheimtext sind dann alle 5 Codes gleich häufig – die Häufigkeitsspitze verschwindet!
⚙️ Wie viele Homophones braucht jeder Buchstabe?
Die Anzahl der Geheimzeichen pro Buchstabe richtet sich nach seiner relativen Häufigkeit. Das Ziel ist, dass alle Geheimzeichen im Geheimtext gleich häufig vorkommen.
Verwende insgesamt 100 Codes (z. B. die Zahlen 00–99). Dann bekommt jeder Buchstabe so viele Codes, wie sein Häufigkeitsprozentsatz gerundet angibt:
Höhe der Balken = Anzahl der Codes für diesen Buchstaben. E hat die meisten (17), Q und X haben jeweils 1.
🔑 Unser Unterrichts-Schlüssel
Wir arbeiten mit zweistelligen Zahlen (00–99) als Geheimzeichen. Jeder Buchstabe bekommt entsprechend seiner Häufigkeit mehrere Codes:
Klicke auf einen Code-Chip, um ihn zu kopieren. Beim Verschlüsseln wähle für jeden Buchstaben zufällig einen der erlaubten Codes.
💡 Beispiel: HALLO verschlüsseln
Ein anderes Mal wäre ein anderer Geheimtext möglich – dasselbe Klartext-Wort hat viele mögliche Verschlüsselungen!
🔓 Entschlüsseln
Zum Entschlüsseln schlägt man jeden zweistelligen Code in der Schlüsseltabelle nach und liest den zugehörigen Buchstaben ab.
37 → | 03 → | 60 → | 77 → | 14 →
Ergebnis: 🎉
🧪 Eigene Nachrichten verschlüsseln
Gib eine Nachricht ein – die Verschlüsselung wählt zufällig aus den erlaubten Codes. Klicke mehrfach auf „Neu verschlüsseln", um verschiedene Ergebnisse zu sehen!
🛡️ Wie sicher ist die homophone Chiffre?
| Eigenschaft | Caesar | Einfache Substitution | Homophone Chiffre |
|---|---|---|---|
| Schlüsselraum | 25 | 26! ≈ 4×10²⁶ | Sehr groß |
| Häufigkeitsanalyse möglich? | Ja, leicht | Ja, aufwändig | Sehr schwierig |
| Gleiches Wort → gleicher Geheimtext? | Immer | Immer | Nein! Zufällig |
| Mathematisch unknackbar? | Nein | Nein | Nein |
| Historisch genutzt? | Römer | Mittelalter | 16.–18. Jhd. |
🕰️ Geschichte
- ~1401 – Frühe homophone Substitution in diplomatischen Nachrichten Europas
- 16. Jahrhundert – Weite Verbreitung in der europäischen Diplomatie
- 1586 – Babington-Verschwörung gegen Königin Elisabeth I. – Maria Stuart nutzte eine homophone Chiffre
- 17.–18. Jahrhundert – Standard in der geheimen Kommunikation europäischer Höfe
- Heute – Nur noch historisches Lehrbeispiel; moderne Kryptographie nutzt völlig andere Verfahren
🔑 Schlüsseltabelle
Nutze diese Tabelle zum Ver- und Entschlüsseln!