slider

Monoalphabetische Substitution - Prof. Dr. Norbert Pohlmann

Monoalphabetische Substitution

Monoalphabetische Substitution als elementares Verschlüsselungsverfahren

Was ist eine monoalphabetische Substitution?


Die monoalphabetische Substitution ist als elementares Verschlüsselungsverfahren eine recht einfache Methode, um einen Klartext zu verschlüsseln. Dabei wird jedes Zeichen des Klartextes nach einem festgelegten Schema, der Verschlüsselungsvorschrift, durch ein anderes, ihm zugeordnetes Zeichen ersetzt (substituiert).

Die Verschlüsselungsvorschrift im Beispiel sieht vor, jeden Buchstaben des lateinischen Alphabets durch genau einen anderen zu ersetzen: I durch U, T durch Q, S durch P usw. Aus dem Klartext „ITSICHERHEIT“ wird der Schlüsseltext „UQPUXKLYKLUQ“. Bei einer anderen Verschlüsselungs-, also Zuordnungsvorschrift sieht auch der Schlüsseltext anders aus. Für dieses Verfahren lassen sich auch verschiedenartige Alphabete einsetzen. So können etwa lateinische Buchstaben und 26 ausgewählte chinesische Schriftzeichen verwendet werden.

Beispiel Verschlüsselungsvorschrift einer monoalphabetischen Substitution

(1) 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
(2) G W X V L O A K U B C N D R M F H Y P Q T Z E I J S

Beispiel einer Verschlüsselung

Klartext      ITSICHERHEIT
Schlüsseltext UQPUXKLYKLUQ


Kryptoanalyse: Monoalphabetische Substitution

Eine monoalphabetische Substitution ist sehr leicht zu brechen. Der Schlüssel dazu liegt in der charakteristischen Häufigkeit, mit der Buchstaben in natürlichen Sprachen auftauchen. Die Abbildung zeigt diese Verteilung für das deutsche Alphabet. Nach der Statistik kommt im Deutschen das E am häufigsten vor (17,4 %), gefolgt von N (9,78 %), I (7,55 %), S (7.25 %), R (7 %) usw. Diese Verteilung bleibt auch nach der Substitution (Verschlüsselung) erhalten, und mit ihrer Hilfe können Kryptoanalytiker aus dem Schlüsseltext den Klartext berechnen, vorausgesetzt, dass dieser in deutscher Sprache verfasst wurde.

Monoalphabetische Substitution und Verteilung der Buchstaben für das deutsche Alphabet
Abbildung: Verteilung der Buchstaben für das deutsche Alphabet – © Copyright-Vermerk


Die monoalphabetische Substitution spielt heute in ihrer ursprünglichen Form keine Rolle mehr. Aber sie wird in der Kombination mit anderen elementaren Verschlüsselungsverfahren, wie Transpositionsverfahren, in Kombination und iterativ in modernen Kryptographie-Verfahren verwendet. Siehe AES


Weitere Informationen zum Begriff “Monoalphabetische Substitution”

Vorlesung: „Kryptographie“

Artikel:
„Kryptographie: Von der Geheimwissenschaft zur alltäglichen Nutzanwendung“
Elementare Verschlüsselungsverfahren (Artikel)
Symmetrische Verschlüsselungsverfahren (Artikel)
Asymmetrische Verschlüsselungsverfahren (Artikel)
Prüfsummen, Zertifikate und die elektronische Signatur (Artikel)
Public Key Infrastruktur (PKI) (Artikel)
Vertrauensmodelle von Public-Key-Infrastrukturen (Artikel)

Vorlesungen: „Vorlesungen zum Lehrbuch Cyber-Sicherheit

Bücher:

Lehrbuch Cyber-Sicherheit – Das Lehrbuch für Konzepte, Mechanismen, Architekturen und Eigenschaften von Cyber-Sicherheitssystemen in der Digitalisierung

Bücher im Bereich Cyber-Sicherheit und IT-Sicherheit zum kostenlosen Download

  • Sicher im Internet: Tipps und Tricks für das digitale Leben
  • Der IT-Sicherheitsleitfaden
  • Firewall-Systeme – Sicherheit für Internet und Intranet, E-Mail-Security, Virtual Private Network, Intrusion-Detection-System, Personal Firewalls

Forschungsinstitut für Internet-Sicherheit (IT-Sicherheit, Cyber-Sicherheit)
Master-Studiengang Internet-Sicherheit (IT-Sicherheit, Cyber-Sicherheit)

Marktplatz IT-Sicherheit

Zurück zur Übersicht




Summary
Monoalphabetische Substitution
Article Name
Monoalphabetische Substitution
Description
Die monoalphabetische Substitution ist ein einfaches Verschlüsselungsverfahren, um einen Klartext zu verschlüsseln. Dabei wird jedes Zeichen des Klartextes nach einer festgelegten Verschlüsselungsvorschrift durch ein anderes, ihm zugeordnetes Zeichen substituiert.
Author
Publisher Name
Institut für Internet-Sicherheit – if(is)
Publisher Logo
Monoalphabetische Substitution als elementares Verschlüsselungsverfahren
Monoalphabetische Substitution Prof. Dr. Norbert Pohlmann - Cyber-Sicherheitsexperten