Polybios Chiffre

Kategorisierung:Klassisch / Substitution / Monoalphabetisch
Herkunft / Verwendung: Das nach dem griechischen Geschichtsschreiber Polybios benannte Verfahren nutzt ein 5x5 (oder 6x6 mit Ziffern) Quadrat, in dass die Buchstaben in der Reihenfolge des Schlüssels niedergeschrieben werden. Als Chiffrat werden dann die Koordinaten der Positionen der Buchstaben notiert und übertragen.

Eine solche Übertragung auf optischen Wege könnte z. B. aussehen, dass in zwei benachbarten Türmen jeweils Fackeln in der 1. bis 5. Zinne entzündet werden. Eine Übertragung auf akustischem Wege ist z. B. der Klopf Code.

Man kann Polybios auch als Kodierungsverfahren ohne Schlüssel verwenden, wenn man die Buchstaben von A bis Z (ggf. gefolgt von 0 bis 9) niederschreibt, der feste Schlüssel dann also das Alphabet ist.

Das Polybios-Quadrat wird bis hinein ins 20. Jahrhundert in kryptografischen Verfahren angewendet. Auf ihm basieren u. a. folgende Chiffre: ADFGX Chiffre, ADFGVX Chiffre, Checkerboard Chiffre, Playfair Chiffre, Nihilisten Substitution, Four-Square Chiffre, Bifid Chiffre und Trifid Chiffre.

Beschreibung des Algorithmus

Zuerst wird mit dem Schlüssel ein Quadrat erzeugt. Dann wird für jedes Zeichen des Klartext Zeile und Spalte im Quadrat bestimmt. Diese werden niedergeschrieben zum Chiffrat. Wie die Schlüsselalphabete genau in das Quadrat übertragen werden (siehe Schlüssel-Alphabete) muss zudem vorher abgesprochen sein.

Normalerweise werden zuerst alle Buchstaben, die im Schlüssel vorkommen, in der Reihenfolge, wie sie im Schlüssel vorkommen, notiert und danach in alphabetischer Reihenfolge der restlichen Buchstaben des Alphabetes.

Da nur für 25 Buchstaben Platz ist, werden I und J im Klartext gleich behandelt (deutsche Schreibweise). Es ist aber eine Gleichstellung von U und V (römische Schreibweise) möglich.

Beispiele

Klartext:Beispielklartext
Schlüssel:Apfelstrudel
Chiffrat:31 14 35 21 12 35 14 15 41 15 11 23 22 14 53 22


Zuerst wird ein Polybios-Quadrat mit dem Schlüssel erstellt. 1 2 3 4 5 1 A P F E L 2 S T R U D 3 B C G H I 4 K M N O Q 5 V W X Y Z Das zweite E in Apfelstrudel wird am Anfang der 3. Zeile nicht niedergeschrieben, weil es schon verbraucht ist. Genauso wie das folgende L. Deshalb werden nachfolgend alle noch nicht verbrauchten Buchstaben niedergeschrieben.

Danach wird für jeden Buchstaben des Klartextes seine Zeile und Spalte ermittelt, um das Chiffrat zu erhalten. B e i s p i e l k l a r t e x t 31 14 35 21 12 35 14 15 41 15 11 23 22 14 53 22

Ohne Schlüssel, also im Prinzip mit dem Schlüssel ABCDEFGHIKLMNOPQRSTUVWXYZ würde eine Kodierung wie folgt aussehen:

Klartext:Beispielklartext
Schlüssel:ABCDEFGHIKLMNOPQRSTUVWXYZ
Chiffrat:12 15 24 43 35 24 15 31 25 31 11 42 44 15 53 44
1 2 3 4 5 1 A B C D E 2 F G H I K 3 L M N O P 4 Q R S T U 5 V W X Y Z B e i s p i e l k l a r t e x t 12 15 24 43 35 24 15 31 25 31 11 42 44 15 53 44

Möchte mal auch Zahlen kodieren, benutzt man ein 6x6 Quadrat, dass für 36 Zeichen Platz bietet. So finden Ziffern und J sowie auch I Platz::

Klartext:Treffen2015Adlerstr56
Schlüssel:Apfelstrudel
Chiffrat:12 15 24 43 35 24 15 31 25 31 11 42 44 15 53 44
1 2 3 4 5 6 1 A P F E L S 2 T R U D B C 3 G H I J K M 4 N O Q V W X 5 Y Z 0 1 2 3 6 4 5 6 7 8 9 T r e f f e n 2 0 1 5 A d l e r s t r 5 6 21 22 14 13 13 14 41 55 53 54 62 11 24 15 14 22 16 21 22 62 63 Hier zeigt sich eine Schwäche im Verfahren, denn im Quadrat stehen die letzten Buchstaben und die Ziffern immer an der gleichen Stelle am Schluss, wenn der Schlüssel kurz oder keine Ziffern enthält. Um Angriffen darauf vorzubeugen, kann man auch ein Schlüssel-Alphabet nach dem Muster "A1B2C3 Z-A" bilden. Dann folgt dem A die 1, dem B die 2 usw. 1 2 3 4 5 6 1 A 1 P F 6 E 2 5 L S T R U 3 D 4 Z Y X W 4 V Q O N M K 5 J 0 I 9 H 8 6 G 7 C 3 B 2 Die Art der Schlüsselbildung muss mit dem Empfänger natürlich vorher abgesprochen sein, damit dieser die Nachricht auch korrekt entschlüsseln kann.

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