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Substitutionsverschlüsselung ist ein Verschlüsselungsmethode. Das Verschlüsselung geht davon aus, dass ein Ersatzsatz vorhanden ist Symbole. Diese Symbole sind nicht auf Alphabete beschränkt.

Mehr als das Ersetzen per Brief kann man auch Kombinationen Buchstaben ersetzen. Im ersten Fall spricht man von a einfacher Ersatz und im zweiten von polygraphische Ersetzung. Außerdem wird unterschieden zwischen monoalphabetische Substitution, wobei ein einziges Substitutionsalphabet für die gesamte zu verschlüsselnde Nachricht verwendet wird, und polyalphabetische Substitution, wobei sich das Substitutionsalphabet während der Verschlüsselung ändert.

Man würde de Morse-Code als Ersatzchiffre. Morsecode ist nie Geheimnis und kann daher nicht in die GeheimnisSchriften.

Substitution erfolgt in Literatur, zum Beispiel in Edgar Allan Poe's der Goldkäfer aber auch in Sherlock Holmes' Abenteuer der tanzenden Männer.

Substitutionsverschlüsselung unterscheidet sich von Transpositionsverschlüsselung, wobei die Buchstaben nicht ersetzt, sondern nur neu angeordnet werden. Kombinationen sind natürlich möglich.

Monoalphabetische Substitution

Die monoalphabetische Substitution ersetzt jeden Buchstaben der Verschlüsselung Zwischenablage mit einem vorher festgelegten Ersatz. Historische Beispiele dafür sind die Caesar-Figur und atbash. Es gibt mehrere Variationen dieser beiden Methoden und bis Arab Mathematiker im 9. Jahrhundert die Technik des Frequenzanalyse entdeckte, dass sie als unzerbrechlich galten. Neben den beiden genannten ist es auch Rosenkreuzer Geheimcode ein Beispiel für monoalphabetische Substitution.

Homophone Substitution

Eine wichtige Entwicklung, um der Frequenzanalyse entgegenzuwirken, war die homophone Substitution. Im verschlüsselten Alphabet werden mehr Symbole verwendet als im Skriptalphabet. Der häufigste Buchstabe E kann zum Beispiel durch drei Substituenten ersetzt werden, zum Beispiel die Zahlen 5, 31 und 57. Häufig vorkommende Buchstaben erhalten bei homophoner Substitution mehr Substitutionen als weniger häufige. Als Ergebnis wird die Häufigkeitsverteilung des Geheimtextestext eben, weil jeder Ersatz ungefähr gleich häufig vorkommt.

Eine aufwendigere Variante der homophonen Substitution ist die Nomenklatur.^[1] Hier wird es in Kombination mit einem Codebuch verwendet, in dem gebräuchliche Namen und Begriffe einen eigenen Ersatz erhalten. Ein Beispiel dafür ist die Großer Geheimcode Ludwigs XIV.

Polygrafische Substitution

Bei der polygraphischen Substitution werden die Buchstaben nicht durch Buchstaben, sondern durch Kombination ersetzt. Dies war eine wichtige Entdeckung gegenüber der Frequenzanalyse. Die älteste bekannte Abhandlung über polygraphische Substitution stammt aus dem Jahr 1586, beschrieben in die furtivis literarum notis von Giambattista della Porta. Felix Delastelle veröffentlicht auf verschiedenen polygraphischen Chiffren wie dem bifid, es trifid und der Vier-Quadrat-Figur. Ein weiteres bekanntes Beispiel für polygraphische Substitution ist die Playfair-Figur.

Polyalphabetische Substitution

Vigenère-Tisch

Die polyalphabetische Substitution verwendet mehrere Verschlüsselungsalphabete, oft in Form von Tabellen.Die älteste bekannte Beschreibung der polyalphabetischen Substitution stammt von 1463 und kommt von Leone Battista Albertic, in ungefähr 1500 gefolgt von einer Beschreibung in der Arbeit Steganographie von Johannes Trithemius. Im 1563 wird in Das Furtivis Literarum Notis von Giambattista della Porta komplexer mit einem gemischten Alphabet beschrieben. Die bekannteste Arbeit zur polyalphabetischen Substitution stammt jedoch von Blaise de Vigere. Sein Vigenère-Figur ist seit langem bekannt als le chiffre indechiffrable (Französisch: die unentzifferbare Chiffre).

Verweise

Literatur

• Geheimnisse und Codes - D.T. Moore / M. Waller
• Kryptoanalyse - eine Untersuchung von Chiffren und ihrer Lösung - H.F. GainesISBN 0-486-20097-3