Was ist die Rail‑Fence‑Chiffre?
Die Rail-Fence-Chiffre ist eine Transpositionschiffre: Sie verändert die Buchstaben nicht, sondern nur deren Reihenfolge. Die Nachricht wird in einem Zickzack-Muster über n Schienen (Zeilen) geschrieben und anschließend zeilenweise gelesen, um den Geheimtext zu bilden.
Dieses Zickzack-Muster besitzt eine Periode von
2·(n−1) Zeichen (für n ≥ 2).
Wenn n = 1, bleibt der Text unverändert (Identität).
Wenn n = 2, entsteht eine einfache Verflechtung der
Buchstaben zwischen den beiden Zeilen.
Funktionsweise
1) Wähle n Schienen (n ≥ 2): Dadurch wird bestimmt, wie viele Zeilen das Muster hat.
2) Schreibe im Zickzack: Gehe diagonal nach unten bis zur letzten Schiene und dann wieder nach oben bis zur ersten, wiederhole dies fortlaufend. Platziere jeden Buchstaben des (normalisierten) Textes an die entsprechende Position des Musters.
3) Lies zeilenweise: Verbinde die Buchstaben von oben nach unten, um den Geheimtext zu erhalten.
Entschlüsselung: Rekonstruiere das Zickzack-Muster mit der gleichen Anzahl von Schienen, markiere die Positionen zeilenweise mit dem Geheimtext und folge dann dem Zickzack-Pfad, um den Klartext wiederherzustellen.
Beispiel
Klartext: ATAQUEAMANECER • Schienen: 3
Der Text wird im Zickzack geschrieben (runter bis zur dritten Schiene,
hoch bis zur ersten) und dann zeilenweise gelesen.
Grundschema
Text: ATAQUEAMANECER Schienen: 3 Muster: (hinunter bis zur letzten Schiene, dann wieder hinauf, wiederholt) A . . . U . . . A . . . E . . T . Q . E . M . N . C . R . . A . . . A . . . E . . . Geheimtext: AUAETQEMNCRAAE
Akzente werden für das Muster normalisiert (á→a usw.).
Im Lernmodus können spezielle Buchstaben (ñ/Ñ) unverändert bleiben;
dokumentiere diese Entscheidung.
Geschichte
- Modernes, leicht verständliches Beispiel einer Transpositionschiffre, oft im Unterricht und in der Kryptologie-Einführung verwendet.
- Beliebt in mathematischen Rätseln, Logikspielen und Schülerwettbewerben wegen seines einfachen visuellen Musters.
Klassische Angriffe
- Schienenzahl-Tests: Verschiedene Werte von
nausprobieren und das Zickzack-Muster rekonstruieren. - Sprachliche Heuristiken: Kandidaten mit häufigen Bigrammen/Trigrammen und typischen Wörtern prüfen.
- Periodenanalyse: Die Periode
2·(n−1)nutzen, um die Suche effizient einzuschränken.
Wie bei jeder Transpositionschiffre bleibt die Gesamtfrequenz der Buchstaben erhalten – nur ihre Reihenfolge ändert sich, was ihre Erkennung erleichtert.
Vor- und Nachteile
Vorteile
- Sehr visuell und lehrreich, um Transpositionen und periodische Muster zu verstehen.
- Ein einziger, einfacher Parameter (
nSchienen) erleichtert das Experimentieren. - Einfach zu implementieren und durch eine Matrix oder Indexierung nachvollziehbar.
Nachteile
- Einfache Transposition: Mit genügend Text lassen sich Muster und
nleicht rekonstruieren. - Empfindlich gegenüber Normalisierungsentscheidungen (Leerzeichen, Satzzeichen); diese müssen für die Entschlüsselung dokumentiert werden.
- Bietet weder Integrität noch Authentizität – sie ordnet nur die Zeichenfolge neu.