Kryptografie, Teil 1: von der Geheimkunst zur Caesar-Chiffre

Rom, an einem Novemberabend. Im Lesesaal einer Bibliothek, die seit einer Stunde geschlossen ist, hat jemand einen Zettel zwischen die Seiten von Sueton gelegt. Darauf steht nur dies:

JHK CXU VWDWXH YRQ DXJXVWXV

Das ist keine tote Sprache und kein Druckfehler. Es ist eine Nachricht, die jemand vor denen verbergen wollte, für die sie nicht bestimmt war. Bevor wir sie lösen, müssen wir verstehen, womit wir es zu tun haben.

Eine Kunst, bevor sie eine Wissenschaft war

Das Wort stammt aus dem Griechischen: kryptós bedeutet «verborgen» und gráphein «schreiben». Kryptografie heißt also verborgenes Schreiben. Jahrtausendelang war sie Sache von Eingeweihten, halb Alchemie, halb Diplomatie: Wer eine Nachricht verbergen konnte, hatte Macht und behielt sie für sich.

Eines der ältesten Beispiele stammt aus Mesopotamien, um 1500 v. Chr., und handelt weder von Kriegen noch von Königen: Es geht um Keramik. Es ist eine Tontafel, so groß wie eine Handfläche, etwa 7,5 mal 5 Zentimeter, mit der ältesten bekannten Rezeptur für Glasuren, jene glasige Schicht, die eine Vase glänzend und wasserdicht macht. Eine gelungene Glasur war viel wert, und wer sie kannte, wollte nicht, dass die Konkurrenz sie erfuhr.

Die Glasurtafel: ein Werkstattrezept, geschrieben, um nicht gelesen zu werden (CoinBack-Illustration, KI-generiert).

Wer sie schrieb, benutzte einen Rätselmacher-Trick. Die Keilschrift verwendet Zeichen, die für Silben stehen, und ein Zeichen kann mehrere Lesungen haben: eine gebräuchliche und einige seltene. Das Rezept wurde mit den seltensten Lesungen geschrieben, an die sich fast niemand erinnerte. Es ist, als würde man «ghoti» für «fish» schreiben, George Bernard Shaws Scherz: gh klingt wie f in enough, o klingt wie i in women, ti klingt wie sh in nation. Wer die Regeln nicht kennt, liest ein sinnloses Wort; wer sie kennt, liest «Fisch».

Für einen Laien genügte das. Der Kryptologe Gerhard Strasser, der seit Jahrzehnten die Geschichte der Kryptografie erforscht, beschreibt sie als einfache Ersetzung, ein Zeichen anstelle eines anderen, die aber ausreichte, damit ein Neugieriger das Rezept nicht entziffern konnte. Mit der Zeit sickerte das Geheimnis durch, und spätere Rezepte wurden im Klartext geschrieben.

Heute ist Kryptografie eine Wissenschaft: Mathematik, Algorithmen, Beweise. Das Prinzip hat sich aber nicht geändert. Ein paar Begriffe genügen:

• Klartext: der ursprüngliche Text.
• Verschlüsselung: die Umwandlung, die ihn unlesbar macht.
• Geheimtext: das Ergebnis, die verschlüsselte Nachricht.
• Entschlüsselung: der umgekehrte Weg, für den, der Verfahren und Schlüssel kennt.
• Kryptoanalyse: einen Geheimtext ohne Schlüssel lesen. Das ist das Handwerk derer, die Codes brechen wollen.

Caesar und der verschobene Buchstabe

Sueton berichtet, dass Julius Caesar an Cicero und an seine Freunde so schrieb, dass sich kein Wort lesen ließ: Er ersetzte jeden Buchstaben durch den, der im Alphabet drei Stellen weiter steht, das D anstelle des A. Derselbe Sueton sagt, dass Augustus denselben Trick in einer vorsichtigeren Version benutzte, mit einer Verschiebung um eins: das B anstelle des A.

Hier ist Caesars Alphabet, oben im Klartext, unten verschlüsselt:

Klar: A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
Verschlüsselt: D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C

Caesars Scheibe: Jeder Buchstabe des äußeren Rings wird zu dem auf dem inneren Ring, um drei Stellen verschoben (CoinBack-Schema).

Mit dieser Tabelle wird «VENI VIDI VICI» zu «YHQL YLGL YLFL». Das Verfahren heißt monoalphabetische Substitution, und das Maß der Verschiebung ist der Schlüssel: 3 bei Caesar, 1 bei Augustus.

Wie sicher ist das? Gegen einen Feind, der das Verfahren nie gesehen hat, ziemlich. Gegen jeden anderen ist es ein Spiel: Es gibt nur 25 mögliche Schlüssel, und man probiert sie in wenigen Minuten alle durch. Es gibt auch einen eleganteren Weg, aus dem 9. Jahrhundert. Der arabische Philosoph al-Kindi bemerkte in Bagdad in seiner Abhandlung über das Entschlüsseln verschlüsselter Nachrichten, dass in jeder Sprache manche Buchstaben häufiger vorkommen als andere: im Deutschen E, N, I. Ist der häufigste Buchstabe im Geheimtext das H, verbirgt sich dahinter wahrscheinlich ein E. Das ist die Häufigkeitsanalyse, die erste ernstzunehmende Waffe der Kryptoanalyse.

ROT13: Caesar im Zeitalter der Foren

Die Caesar-Chiffre ist kein Museumsstück. Mit einer Verschiebung um 13 heißt sie ROT13. Das Alphabet hat 26 Buchstaben, 13 ist also genau die Hälfte: Zweimal ROT13 angewendet ergibt wieder den Originaltext, und dieselbe Operation verschlüsselt und entschlüsselt.

Klar: A B C D E F G H I J K L M
Verschlüsselt: N O P Q R S T U V W X Y Z (und umgekehrt)

Es schützt nichts, und das ist auch nicht sein Zweck. Es entstand Anfang der 1980er-Jahre in der Usenet-Newsgroup net.jokes, um Witze zu verstecken, die manche anstößig finden konnten. Später kam die Auflösung eines Rätsels oder das Ende eines Films dazu: Wer lesen will, entschlüsselt, wer nicht will, geht weiter. Beispiel: «EBFROHQ VFG QRE FPUYVGGRA». Wer klassisches Kino liebt, weiß schon, wovon die Rede ist.

Du bist dran: drei Rätsel

Der Zettel aus der Bibliothek ist der erste von dreien. Du brauchst Stift, Papier und die Tabelle oben.

Rätsel 1. Der Zettel im Buch von Sueton. Caesar ist dein erster Hinweis.

JHK CXU VWDWXH YRQ DXJXVWXV

Rätsel 2. Unter der Statue findest du einen Zettel. Wer ihn geschrieben hat, hat nicht das Verfahren gewechselt, nur den Schlüssel.

QVR YRGMGR OBGFPUNSG FGNZZG IBA NHTHFGHF

Rätsel 3. Die letzte Botschaft. In Rätsel 2 steht, wer sie geschrieben hat. Im Text oben steht, wie er schrieb.

EFS TDIMVFTTFM XBS JNNFS JN CVDI

Brauchst du einen Tipp? Versuche bei Rätsel 1 eine Verschiebung um 3: Du liest rückwärts, vom D zum A.

Lösungen

Schau nicht nach, bevor du es versucht hast.

1. Schlüssel 3 (Caesar): GEH ZUR STATUE VON AUGUSTUS.
2. Schlüssel 13 (ROT13): DIE LETZTE BOTSCHAFT STAMMT VON AUGUSTUS.
3. Schlüssel 1 (Augustus): DER SCHLUESSEL WAR IMMER IM BUCH.

Die Caesar-Chiffre hat eine Schwäche: Ist das Verfahren erst durchschaut, fällt sie sofort. Und es gibt eine weitere, feinere Frage: Was, wenn die Nachricht gar nicht sichtbar wäre? Ein verschlüsselter Zettel zieht den Blick dessen auf sich, der ihn findet. In der nächsten Folge sprechen wir über Steganografie, die Kunst, nicht den Sinn einer Nachricht zu verbergen, sondern ihre Existenz selbst.

Quellen

• Sueton, Leben des Julius Caesar, 56 und Leben des Augustus, 88 (lateinischer Text)
• ETHW, Cryptography (al-Kindi und die Häufigkeitsanalyse)
• Wikipedia, ROT13
• Rivier University, History of cryptography (die Glasurtafel und der Vergleich mit «ghoti»)
• Nextgov, The Hidden History of Encryption, 2016 (Gerhard Strasser zur Tafel)