Kryptographie in der Geschichte

Inhalt

• Einleitung
• Kryptographie in der Vorgeschichte
• Griechische Kryptographie
• Kryptographie im Mittelalter
• Kryptographie in der Neuzeit
• Das 20. Jahrhundert und die Kryptographische Revolution
• One-Time-Pad
• Verschlüsselung mithilfe von Maschinen
• Mysterien und unbekannte Verschlüsselungen
• Das Voynich-Manuskript
• Fazit
• Quellen

Einleitung

Die Kryptographie ist die Wissenschaft, eine Nachricht zu ver- und entschlüsseln, also eine Nachricht unlesbar, und eine unlesbare lesbar zu machen.

Die Kryptographie wird in zwei Bereiche unterteilt.

Die Transposition:

Bei der Transposition verschiebt man die Buchstaben der Nachricht so, das sie ohne den Schlüssel unlesbar werden.

 Die Substitution:

Bei der Substitution werden Zeichen durch andere Zeichen ersetzt, was die Nachricht unleserlich macht.

Kryptographie in der Vorgeschichte

Die Ursprünge der Kryptographie liegen in der Erfindung der Schrift vor ca. 5500 Jahren. Über die Kryptographie vor dieser Zeit gibt es keine Quellen, da die Schrift noch nicht erfunden wurde. Zudem war die Notwendigkeit für Ver- und Entschlüsselung im grossen Stil vermutlich nicht vorhanden, da die Landwirtschaft zwischen 10`000 und 6000 Jahren vor Christus erfunden wurde. Die Landwirtschaft führte zu Regierungen, Gesetzten, Steuern und Währungen (Zivilisation, in nicht wertendem Sinne), womit auch der Nutzen der Kryptographie im grossen Stil von Nöten war.

Griechische Kryptographie

Der erste dokumentierte Einsatz von militärischer Kryptographie finden wir bei Sparta im alten Griechenland vor ca. 2500 Jahren. Bei dem Verfahren wird der Klartext auf einen Lederriemen geschrieben, welcher um einen (meist eckigen) Holzstab gewickelt ist. Die Nachricht wird ohne Stab als langer Lederriemen transportiert. Sollte die Nachricht abgefangen werden, würde der Angreifer nur eine scheinbar zufällige Zahlenreihenfolge vorfinden. Um die Nachricht wieder zu dechiffrieren, braucht der Empfänger den Holzstab mit der gleichen Form und mit gleichen Durchmesser.

Der griechische Historiker Plutarch beschreibt, wie der spartanische General Lysander einen Angriff der Perser während des Peloponnesischen Krieges abwehren konnte. Dies gelang ihm nur durch eine mit einer durch diese Methode verschlüsselten Vorwarnung.

Das Verfahren nannten die Griechen Skytale. Die Verschlüsselung war einfach anzuwenden und für die damalige Zeit sehr sicher, weshalb sie von den Perser übernommen und weiterverwendet wurde. Die Verschlüsselung war sogar so Erfolgreich, das bis weit ins Mittelalter verwendet wurde.

 

*Ein Beispiel für eine Skytale

Kryptographie im Mittelalter

Im Mittelalter gab es in der Kryptographie, (wie auch in vielen anderen Wissenschaften) nur kleine Fortschritte. Während in Europa die Substitution mit einem erfundenen/unbekannten Alphabet sehr im Trend lag, wurde im nahen Osten der Philosoph al-Kindi sehr berühmt, da er statistische Methoden zur dechiffrierung erforschte. Der einzige Gelehrte in Europa zum Thema Kryptographie war der englische Mönch Roger Bacon, welcher die sieben wichtigsten Verschlüsselungsmethoden aufzählte.

Kryptographie in der Neuzeit

Die italienischen Stadtstaaten waren in der frühen Neuzeit die Vorreiter der kryptographischen Entwicklung. Die verschiedenen Städte konkurrierten Wirtschaftlich und Militärisch miteinander. Viele Städte unterhielten Spione in feindlichem Territorium, was den Gebrauch von komplexeren Verschlüsselung essentiell machte. Während knapp 50 Jahren wurden drei wichtige Teile der Kryptographie erschaffen: Die Chiffrierscheibe, die Vigenere-Verschlüsselung und das Voynich Manuskript (dazu später mehr).

Das 20. Jahrhundert und die Kryptographische Revolution:

Am Anfang des 20. Jahrhunderts waren simple Substitutionsverfahren die Norm, das sollte sich jedoch mit dem 1. Weltkrieg ändern, in dem beide Seite grossen Aufwand zur Entschlüsselung der gegnerischen Nachrichten betrieben. Viele Verschlüsselungen stützen sich auf Codebücher, welche bestimmten Zeichenfolgen bestimmte Wörter zuordnete. Diese Methode hat die Schwächen:

1. Sie kann statistisch geknackt werden
2. Wenn die Codebücher dem Gegner in die Hände fallen, müssen alle Codes geändert werden.

One-Time-Pad

Nach dem ersten Weltkrieg wurde die One-Time Pad Methode entwickelt. Diese besagt, das das Alphabet einer anderen zufälligen Zeichenabfolge zugeordnet ist. Diese Kombination wird dann nur jeweils einmal verwendet. Diese Methode ist unauffällig, da man nur den Zettel mit den Codes und einen Zettel braucht. Sie ist auch bis heute noch sicher, da jede Kombination nur einmal verwendet wird. Der grosse Nachteil dieser Methode ist, das sich die 2 Verschlüsselungsparter treffen müssen.

Verschlüsselung mithilfe von Maschinen

Verschlüsselungen mithilfe von Maschinen wurden in den 1920ern erfunden bis zum zweiten Weltkrieg stehts verbessert. Die bekannteste davon ist die deutsche Enigma-Maschine. Die Enigma funktionierte mithilfe von drei (später vier) mechanischen Walzen. Die Enigma bestand aus einer Tastatur, Batterie, Lampen und den drei Walzen. Die drei Walzen hatten je 26 Seiten, für jeden Buchstaben einen. An der Hinterseite der Walze war ein elektrischer Kontakt, welcher beim Anschlag ein Signal aussendete. Das spezielle an der Enigma ist jedoch, das nach jedem Tastenschlag sich die Walzen weiterdrehen. Dies führt dazu, das jeder Buchstabe verschieden verschlüsselt ist und keine statistische Lösung des Codes möglich ist. Trotz dieses ausgeklügelten Systems schafften es die Alliierten, die Enigma Nachrichten mitzulesen.

*Eine Enigma mit drei Walzen

 

Die Amerikanische Version der Enigma ist die Sigaba. Die Sigaba funktioniert sehr ähnlich wie die Enigma, jedoch hat sie insgesamt 15 Walzen anstatt vier. Fünf dieser Walzen wurden zum chiffrieren gebraucht, während die anderen 10 eine möglichst zufällige Weiterdrehung der 5 Hauptwalzen bewirken. Die Sigaba wurde nach aktuellem Wissenstand nie geknackt.

*Die Amerikanische Sigaba-Maschine

Mysterien und unbekannte Verschlüsselungen

Über moderne, nicht-Computer-Verschlüsselungen ist sehr wenig bekannt, da ein Grossteil dieser Informationen bis zum heutigen Tag klassifiziert sind. Insbesondere über Osteuropäische Verschlüsselungen ist wenig bekannt.

 

Das Voynich-Manuskript

Selbst bis zum heutigen Tag gibt es immer noch verschlüsselte Texte, welche nicht in ihrem Klartext gelesen werden können. Das bekannteste davon ist das Voynich-Manuskript.

Es wurde zwischen 1430-1445 angefertigt und besteht aus 224 Seiten, welche mit einer unbekannten Schrift beschrieben sind. Vermutlich stammt es aus Norditalien. Das Buch hat Text, sowie auch Illustrationen von Pflanzen von Tieren, sowie der Sonne, der Erde und dem Mond. Auch Menschen sind in dem Buch zu sehen. Der Text gliedert sich in Wörter und eine Absatzbildung ist zu erkennen. Schon viele Kryptologen haben sich an diesem Buch die Zähne ausgebissen. Heute ist unklar, ob der Text überhaupt eine Bedeutung hat oder nicht.

*Eine Seite aus dem Voynich-Manuskript

 

Fazit

Verschlüsselungsmethoden zeigen, das es schon seit der Antike eine Notwendigkeit für geheime Nachrichten gibt. Die Kryptographie ist heute, sowie in der Geschichte extrem wichtig, wenn nicht gar Kriegsentscheidend. Einen Grossteil der Verschlüsselungsverfahren konnte nach einiger Zeit geknackt werden. Ich glaube diese Entwicklung wird sich in die Zukunft weiterziehen, und die Kryptographie wird sich wandeln, um unsere Kommunikation noch sicherer zu machen.

Quellen

Grosse Gesamtquelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Geschichte_der_Kryptographie

Quellen mit mehr Detail

Skytale: https://de.wikipedia.org/wiki/Skytale

Enigma: https://de.wikipedia.org/wiki/Enigma_(Maschine)

Sigaba: https://de.wikipedia.org/wiki/Sigaba

Voynich-Manuskript: https://de.wikipedia.org/wiki/Voynich-Manuskript

 

Author: Tim Amberg

Klasse: ST20a