Was ist die Spaltentransposition?
Die Spalten-Transpositionschiffre ist eine Transpositionschiffre: Sie ersetzt die Buchstaben nicht, sondern ändert deren Reihenfolge. Der Klartext wird zeilenweise in eine Tabelle geschrieben und anschließend spaltenweise ausgelesen – entsprechend der alphabetischen Reihenfolge der Buchstaben eines Schlüsselworts. So bleibt der Inhalt derselbe, aber die Buchstabenpositionen werden vertauscht.
Das Schlüsselwort bestimmt die Lesereihenfolge der Spalten nach der alphabetischen Ordnung seiner Buchstaben. Wenn das Schlüsselwort doppelte Buchstaben enthält, wird eine stabile Ordnung verwendet – bei Gleichheit hat der Buchstabe Vorrang, der zuerst im Schlüsselwort erscheint. Dies gewährleistet ein konsistentes und reproduzierbares Verfahren.
Funktionsweise
- Schreibe das Schlüsselwort über die Spalten der Tabelle und bestimme die Spaltenreihenfolge, indem du seine Buchstaben alphabetisch sortierst. Bei mehrfach vorkommenden Buchstaben behält der zuerst auftretende Buchstabe Vorrang (stabile Ordnung).
- Fülle die Tabelle zeilenweise mit dem normalisierten Klartext (z. B. ohne Akzente; Leerzeichen und Satzzeichen können nach Wunsch erhalten bleiben). Falls die letzte Zeile nicht vollständig ist, füge ein Auffüllzeichen hinzu und dokumentiere es, damit es beim Entschlüsseln entfernt werden kann.
- Lies den Inhalt anschließend spaltenweise gemäß der vom Schlüsselwort abgeleiteten Reihenfolge. Durch das Zusammenfügen der Spalten entsteht der Geheimtext.
Hinweis: Da es sich um eine Transpositionschiffre handelt, bleiben die Buchstabenhäufigkeiten unverändert – nur die Reihenfolge ändert sich.
Beispiel
Nehmen wir das Schlüsselwort CLAVE und den Text ATAQUEAMANECER.
Zuerst bestimmen wir die alphabetische Reihenfolge der Buchstaben:
A(2), C(0), E(4), L(1), V(3) ⇒ Indizes [2,0,4,1,3].
Dann schreiben wir den Text zeilenweise in die Tabelle und lesen ihn spaltenweise in dieser Reihenfolge aus:
Das Ergebnis lautet AMEAEEUNTACQAR.
Schema (ohne Auffüllung)
Schlüsselwort: CLAVE → Reihenfolge: A(2), C(0), E(4), L(1), V(3) ⇒ Indizes: [2,0,4,1,3] Text: ATAQUEAMANECER → 5 Spalten (3 Zeilen; 1 leeres Feld) Tabelle: C L A V E A T A Q U E A M A N E C E R - Lesereihenfolge: A(2) → C(0) → E(4) → L(1) → V(3) Blöcke: AME | AEE | UN | TAC | QAR Geheimtext: AMEAEEUNTACQAR
Wenn du ein Auffüllzeichen verwendest, fülle das letzte Feld mit einem vereinbarten Zeichen (z. B. X)
und dokumentiere es, damit der Empfänger es beim Entschlüsseln entfernen kann.
Geschichte
- Ein klassisches Beispiel einer Transpositionschiffre, häufig in der Kryptografie-Ausbildung, in Rätseln und Lernspielen verwendet – wegen ihrer Einfachheit und ihres pädagogischen Werts.
- Diente als Grundlage für komplexere Varianten wie die Doppeltransposition, die historisch bedeutsam war, da sie zwei Transpositionsstufen mit unterschiedlichen Schlüsseln kombiniert.
Klassische Angriffe
- Schlüssellängen-Test: Verschiedene Tabellenbreiten ausprobieren und prüfen, ob der resultierende Text sprachtypische Muster (häufige Buchstabenpaare oder -dreier) zeigt.
- Spaltenrekonstruktion: Spalten mithilfe von Heuristiken neu anordnen (wahrscheinliche Wörter, Präfixe, Suffixe), bis lesbarer Text entsteht.
- Ausnutzung von Auffüllung oder Normalisierung: Wenn der Angreifer das Auffüllzeichen oder die Normalisierungsregeln kennt, wird der Suchraum kleiner und das Entschlüsseln deutlich einfacher.
Im Gegensatz zu Substitutionschiffren behalten Transpositionschiffren die Buchstabenhäufigkeit bei – dies hilft, sie bei der Kryptoanalyse zu erkennen.
Vor- und Nachteile
Vorteile
- Sehr lehrreich, um Transposition, Spaltenordnung und Blocklesung zu verstehen.
- Leicht mit anderen Techniken kombinierbar (z. B. Doppeltransposition) zur Erhöhung der Komplexität.
- Einfach zu implementieren und mit stabiler Schlüsselorientierung reproduzierbar.
Nachteile
- Mit ausreichend Text anfällig für die Rekonstruktion von Tabelle und Schlüssel.
- Entscheidungen zu Auffüllung und Normalisierung müssen dokumentiert werden; wenn sie bekannt sind, erleichtern sie Angriffe.
- Bietet allein keine Integrität oder Authentizität – sie ordnet nur die Zeichen neu an.