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Vigenère-Angriffe

Wie knackt man die „unbreakable cipher"? Lerne drei mächtige Angriffsmethoden – Schritt für Schritt.

Kryptanalyse 8. Klasse Gymnasium BW
🎯 Worum geht's? Klasse 7–8 · 2–3 Unterrichtsstunden

Nach dieser Seite kannst du …

  • die Schlüssellänge mit dem Kasiski-Test oder der Autokorrelation bestimmen
  • den Geheimtext in Spalten aufteilen und jede Spalte mit der Häufigkeitsanalyse knacken
  • einen Vigenère-Text vollständig entschlüsseln

Vorwissen: Vigenère-Chiffre, Häufigkeitsanalyse

Aktueller Geheimtext
Zeichen  ·  Schlüssellänge: unbekannt (finde sie heraus!)

🔬 Schritt 1 – Wiederholungen entdecken

Finde Stellen, die sich wiederholen. Gib eine Zeichenfolge ein (≥ 3 Buchstaben) oder starte die Auto-Suche.

Sequenz suchen (min. 3 Zeichen)

📖 Der Kasiski-Test – Theorie

Friedrich Wilhelm Kasiski veröffentlichte 1863 eine Methode, die die Vigenère-Chiffre als „le chiffre indéchiffrable" entlarvte.

1
Warum wiederholen sich Sequenzen? Wenn ein häufiges Klartextwort an Positionen erscheint, die ein Vielfaches der Schlüssellänge auseinanderliegen, wird es mit denselben Schlüsselbuchstaben verschlüsselt → gleiche Geheimtext-Sequenz.
2
Abstand messen. Der Abstand zwischen den Positionen ist immer ein Vielfaches der Schlüssellänge k.
3
ggT berechnen. Aus mehreren Abständen berechnet man den ggT. Dieser entspricht sehr wahrscheinlich der Schlüssellänge.
Abstand zwischen zwei gleichen Geheimtext-Sequenzen = Vielfaches der Schlüssellänge.
ggT(Abstand₁, Abstand₂, …) = wahrscheinliche Schlüssellänge.
Beispiel: Schlüssel „KRYP" (Länge 4).
„DIE" erscheint an Position 0 und 12. Abstand = 12 = 4 × 3 ✓
ggT(12, 16) = 4 → Schlüssellänge = 4 ✓
Text sollte mindestens 10× so lang wie der Schlüssel sein, damit genügend Wiederholungen entstehen.
Abstände ggT Schlüssellänge
8, 12, 16 4 4
15, 10, 25 5 5
9, 12, 21 3 3
7, 13, 11 1 Nicht eindeutig
Aktueller Geheimtext
Zeichen

🔬 Schritt 1 – Text gegen sich selbst verschieben

Wir verschieben den Geheimtext um d Stellen und vergleichen zeichenweise. Grün = Übereinstimmung, Rot = kein Match. Bei d = Vielfaches der Schlüssellänge stimmen deutlich mehr Zeichen überein!

Verschiebung d wählen
1
– ✅ Übereinstimmungen
– Übereinstimmungsrate
~3.8% Zufall erwartet
~7.6% Deutsch erwartet

📌 Beobachtung

🔬 Schritt 2 – Alle Verschiebungen vergleichen

Berechne die Übereinstimmungsrate für alle d = 1…25. Hohe Balken (Peaks) erscheinen bei Vielfachen der Schlüssellänge!

🎉 Muster gefunden!

📖 Autokorrelation – Theorie

Die Autokorrelation (Koinzidenzindex-Methode nach William Friedman, 1920) ist eine mathematisch elegante Alternative zum Kasiski-Test.

🔢 Der Koinzidenzindex (IC)

IC = Σ nᵢ(nᵢ−1) / N(N−1)
nᵢ = Anzahl von Buchstabe i  |  N = Textlänge
Text IC-Wert Bedeutung
Zufälliger Text ~0.038 Alle Buchstaben gleich häufig
Deutscher Text ~0.076 Charakteristische Häufungsverteilung
Vigenère (langer Schlüssel) ~0.040 Fast zufällig
Vigenère (kurzer Schlüssel) ~0.050 Teilweise strukturiert
Peaks im Autokorrelations-Diagramm erscheinen bei allen Vielfachen der Schlüssellänge. Der kleinste Peak-Abstand ist die wahrscheinliche Schlüssellänge.
Eigenschaft Kasiski-Test Autokorrelation
Benötigt Wiederholende Trigramme Nur die Textlänge
Kurze Texte Schlecht Mittel
Erfinder / Jahr Kasiski 1863 Friedman 1920
Aktueller Geheimtext
Zeichen  ·  Echter Schlüssel:

⚡ Schritt 1 – Text in Spalten aufteilen

Teile den Geheimtext in Spalten auf. Jede Spalte wurde mit demselben Caesar-Schlüssel verschlüsselt!

Vermutete Schlüssellänge
4

⚡ Schritt 2 – Häufigkeitsanalyse pro Spalte

Im Deutschen ist E am häufigsten (~17%). Der häufigste Buchstabe einer Spalte ist wahrscheinlich ein verschlüsseltes E. Abstand = Caesar-Schlüssel dieser Spalte.

🔑 Schlüssel rekonstruiert!

⚡ Schritt 3 – Feinabstimmung & Entschlüsselung

Passe den Schlüsselbuchstaben jeder Spalte manuell an und beobachte, wie sich der Text verändert!

Dein Schlüssel:  |  Echter Schlüssel:

📖 Partieller Brute-Force – Theorie

Sobald die Schlüssellänge bekannt ist, muss man jeden Buchstaben einzeln herausfinden – nur 26 Möglichkeiten pro Buchstabe.

Verfahren Länge 4 Länge 6
Vollständiger Brute-Force 26⁴ = 456.976 26⁶ ≈ 309 Mio.
Partieller Brute-Force 4 × 26 = 104 6 × 26 = 156
Partieller Brute-Force reduziert den Suchraum von 26ⁿ auf n × 26. Bei Schlüssellänge 6: statt 309 Millionen nur 156 Versuche!
1
Extrahiere Spalte i: alle Buchstaben an Positionen i, i+k, i+2k, …
2
Häufigkeitsanalyse: Häufigster Buchstabe → wahrscheinlich verschlüsseltes E.
3
Schlüssel = (Häufigster − E + 26) mod 26. Alternativ N, I, S prüfen.
4
Mit diesem Schlüssel die Spalte Caesar-entschlüsseln und auf Lesbarkeit prüfen.
Spalte 1, häufigster Buchstabe: H
H(7) − E(4) = 3 → Schlüssel-Buchstabe: D
Alternativ: H als verschlüsseltes N → 7−13+26=20 → U
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Beste Streak
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