Vigenère-Chiffre-Tool

Das Schritt-für-Schritt-Prinzip

Nehmen wir den Klartext ATTACKATDAWN und das Schlüsselwort LEMON. Wiederholen Sie das Schlüsselwort darunter, bis es den Klartext vollständig abdeckt, und addieren Sie dann die beiden Buchstaben Position für Position (A=0, B=1, …, Z=25) modulo 26.

Das Ablesen der grünen Zeile ergibt den Geheimtext LXFOPVEFRNHR. Der Schlüsselbuchstabe L verschiebt A um 11 Positionen (A→L), E verschiebt T um 4 Positionen (T→X) und so weiter. Derselbe Klartextbuchstabe A erscheint dreimal, wird jedoch in drei verschiedene Buchstaben verschlüsselt (L, O, E) — das ist die polyalphabetische Eigenschaft und der Grund, warum Vigenère die Einzelbuchstaben-Frequenzanalyse aushebelt.

Die Mathematik in einer Zeile

Nummerieren Sie das Alphabet von A=0 bis Z=25. Sei \( p_i \) der i-te Klartextbuchstabe und \( k_i \) der entsprechende Schlüsselbuchstabe (da das Schlüsselwort rotiert, gilt \( k_i = K_{i \bmod n} \), wobei \( n \) die Schlüssellänge ist). Dann gilt:

Verschlüsseln: \( c_i = (p_i + k_i) \bmod 26 \)  ·  Entschlüsseln: \( p_i = (c_i - k_i) \bmod 26 \)

Für die Beaufort-Variante deckt dieselbe einzeilige Formel \( c_i = (k_i - p_i) \bmod 26 \) beide Richtungen ab. Für die Autokey-Variante wird die Folge der Schlüssel zu \( k_1, k_2, \dots, k_n, p_1, p_2, \dots \) — der Klartext selbst verlängert den Schlüssel, sobald das Schlüsselwort aufgebraucht ist.

Drei Varianten erklärt

Die Tabula Recta (Vigenère-Quadrat)

Der klassische Weg zur Anwendung von Vigenère besteht darin, jeden Buchstaben in einer 26×26-Tabelle nachzuschlagen, in der die Zeile r das um r Positionen rotierte Alphabet darstellt. Suchen Sie die Zeile des Schlüsselbuchstabens und die Spalte des Klartextbuchstabens — die Zelle am Schnittpunkt ist der Geheimtextbuchstabe. Zum Entschlüsseln suchen Sie die Schlüsselzeile, wandern horizontal zum Geheimtextbuchstaben und lesen dann die Spaltenüberschrift ab.

Zeilenbeschriftung = Schlüsselbuchstabe. Spaltenüberschrift = Klartextbuchstabe. Zellinhalt = Geheimtextbuchstabe. Beispiel: Zeile L, Spalte A → L. Zeile E, Spalte T → X.

So nutzen Sie das Vigenère-Chiffre-Tool

1. Fügen Sie Ihren Klartext (zum Verschlüsseln) oder Geheimtext (zum Entschlüsseln) in das Eingabefeld ein. Der Live-Stream zur Schlüsselausrichtung auf der rechten Seite zeigt Klartext, Schlüsselbuchstabe und resultierenden Geheimbuchstaben vertikal gestapelt an, sodass die Verschiebung pro Buchstabe auf einen Blick ersichtlich ist.
2. Geben Sie ein Schlüsselwort in das Feld Schlüsselwort ein. Nicht-Buchstaben werden automatisch entfernt. Beobachten Sie, wie das orangefarbene Schlüsselwort-Zeichen durchläuft, während Buchstaben verarbeitet werden, und wie die Lupe für das „aktuelle Paar“ das jüngste Klartext + Schlüssel = Geheimtext-Tripel vergrößert.
3. Wählen Sie den Modus (Verschlüsseln oder Entschlüsseln) und die Variante (Vigenère, Autokey oder Beaufort). Beaufort ist selbstinvertierend, daher ändert der Modus seine Ausgabe nicht.
4. Klicken Sie auf Vigenère anwenden. Die vollständige Ausgabe erscheint unten mit einer Verschiebungsverfolgung pro Buchstabe, Statistiken (Schlüssellänge, Periode, Abdeckung), einem Rundlauf-Nachweis und einem Chiffre-Labor zum direkten Vergleich aller Varianten bei gleicher Eingabe.
5. Nutzen Sie die Kopieren-Schaltflächen, um den Geheimtext, das Original oder das Schlüsselwort zu kopieren. Zum Entschlüsseln fügen Sie den Geheimtext ein, schalten den Modus auf Entschlüsseln mit demselben Schlüsselwort um und klicken erneut.

Vigenère vs. Caesar vs. Atbash vs. ROT13 — Kurzübersicht

Warum Vigenère als „Le Chiffre Indéchiffrable“ bezeichnet wurde

Fast drei Jahrhunderte lang, nachdem Bellaso sie 1553 erstmals veröffentlicht hatte, galt die Vigenère-Chiffre als unknackbar. Ein einziger Klartextbuchstabe konnte je nach seiner Position in bis zu 26 verschiedene Geheimtextbuchstaben verschlüsselt werden, sodass die Annahme einer flachen Häufigkeitsverteilung, die Caesar bricht (das englische E oder deutsche E ist der häufigste Buchstabe), nicht mehr funktionierte. Charles Babbage brach sie in den 1850er Jahren, veröffentlichte dies jedoch nicht; Friedrich Kasiski veröffentlichte den Angriff unabhängig davon im Jahr 1863. Die entscheidende Erkenntnis: Das Schlüsselwort wiederholt sich, sodass dieselbe Klartext-Teilfolge an Positionen, die sich um ein Vielfaches der Schlüssellänge unterscheiden, denselben Geheimtext erzeugt. Findet man den Abstand wiederholter Trigramme und bildet den größten gemeinsamen Teiler, hat man einen starken Kandidaten für die Schlüssellänge. Sobald die Schlüssellänge bekannt ist, zerfällt Vigenère in n parallele Caesar-Chiffren, von denen jede der Frequenzanalyse zum Opfer fällt.

Die Kasiski-Untersuchung — Wie Vigenère fällt

1. Durchsuchen Sie den Geheimtext nach sich wiederholenden Sequenzen aus 3 oder 4 Buchstaben.
2. Notieren Sie den Abstand zwischen jedem Paar von Wiederholungen.
3. Bestimmen Sie den größten gemeinsamen Teiler (GGT) dieser Abstände — die Schlüssellänge teilt diesen GGT fast immer.
4. Teilen Sie den Geheimtext in n Spalten auf (jeder n-te Buchstabe). Jede Spalte ist eine Caesar-Chiffre.
5. Finden Sie für jede Spalte die Buchstabenverschiebung, die den Koinzidenzindex maximiert oder mit den typischen Buchstabenhäufigkeiten übereinstimmt. Diese Verschiebung ist ein Schlüsselbuchstabe.

Probieren Sie das Schnellbeispiel „Kasiski-anfällig“ aus, um dies zu sehen: Die Eingabe wiederholt "The quick brown fox", und der Schlüssel besteht aus nur 3 Buchstaben, sodass dieselben Wörter beide Male exakt gleich verschlüsselt werden — ein unübersehbares Signal für einen Kasiski-Analysten.

Die Babbage- / Kasiski- / Friedman-Angriffsfamilie

• Babbage (1850er Jahre, unveröffentlicht). Fand heraus, dass wiederholte Muster die Schlüssellänge verraten.
• Kasiski (1863). Veröffentlichte dieselbe Idee: Der Abstand zwischen Wiederholungen ist ein Vielfaches der Schlüssellänge.
• Friedman (1922). Führte den Koinzidenzindex ein — ein statistisches Maß, das bei der richtigen Spaltenaufteilung bei ca. 0,067 (Englisch) bzw. 0,076 (Deutsch) gipfelt, statt bei zufälligen ca. 0,038.
• Moderne Computer. Testen alle Schlüssellängen von 1 bis 30 durch, berechnen den IC für jede Spaltenaufteilung und wählen die Länge, deren Aufteilung den höchsten durchschnittlichen IC aufweist. Anschließend wird jede Spalte per Frequenzanalyse angegriffen. Gesamtdauer: Millisekunden.

Sicherheitshinweis

Vigenère ist keine moderne Verschlüsselung. Ein 5-stelliges Schlüsselwort wird per Kasiski in Millisekunden gebrochen, und ein 20-stelliges Schlüsselwort fällt einer automatisierten Analyse in wenigen Sekunden zum Opfer. Selbst Autokey, das die Schwachstelle der Periodizität beseitigt, ist anfällig für Known-Plaintext-Angriffe und Angriffe mit wahrscheinlichen Wörtern auf das Schlüsselwort-Präfix. Verwenden Sie Vigenère niemals zum Schutz von Passwörtern, persönlichen Daten, Finanzinformationen oder anderen Inhalten, die vertraulich bleiben müssen. Verwenden Sie für echten Schutz AES-256, ChaCha20, RSA oder libsodium. Betrachten Sie Vigenère als eine Möglichkeit, Text zu verbergen — für Rätsel, CTFs, den Unterricht und historische Vorführungen — nicht aber, um ihn zu sichern.

Tipps für beste Ergebnisse

• Zum Entschlüsseln fügen Sie den Geheimtext ein, geben dasselbe Schlüsselwort ein und schalten den Modus auf Entschlüsseln. Dasselbe Tool dient sowohl zum Verschlüsseln als auch zum Entschlüsseln.
• Bei der Beaufort-Variante spielt der Modus keine Rolle — die zweimalige Anwendung von Beaufort mit demselben Schlüssel gibt das Original zurück.
• Wenn Sie sich nur für Buchstaben interessieren (keine Leerzeichen oder Satzzeichen in der Ausgabe wünschen), deaktivieren Sie „Originale Groß-/Kleinschreibung beibehalten“ — die Eingabe wird vor dem Verschlüsseln auf GROSSBUCHSTABEN normalisiert und die Ausgabe erfolgt ausschließlich in Großbuchstaben.
• Leerzeichen und Satzzeichen in der Eingabe werden unverändert übernommen. Um Wortgrenzen vor einem flüchtigen Leser zu verbergen, entfernen Sie diese vor dem Einfügen selbst.
• Nutzen Sie das Chiffre-Labor, um zu sehen, wie sich derselbe Schlüssel über alle drei Varianten hinweg verhält — Autokey liefert nach den ersten n Buchstaben meist eine völlig andere Ausgabe als das klassische Vigenère, da sich der Schlüsselstrom verändert.

FAQ

Was ist die Vigenère-Chiffre?

Die Vigenère-Chiffre ist eine polyalphabetische Substitutionschiffre, die jeden Klartextbuchstaben um einen unterschiedlichen Betrag verschiebt, der durch ein sich wiederholendes Schlüsselwort bestimmt wird. Wenn der Schlüsselbuchstabe K ist (der 11. Buchstabe), wird der Klartextbuchstabe um 10 Positionen nach vorne verschoben. Die Chiffre wurde 1553 von Giovan Battista Bellaso beschrieben und später fälschlicherweise Blaise de Vigenère zugeschrieben, dessen Name bis heute hängen blieb.

Wie unterscheidet sich Vigenère von Caesar oder Atbash?

Caesar verwendet eine einzige feste Verschiebung für jeden Buchstaben — ein einbuchstabiger Vigenère-Schlüssel entspricht exakt Caesar. Vigenère verwendet für jede Position eine andere Verschiebung, die aus einem sich wiederholendes Schlüsselwort stammt — weshalb derselbe Klartextbuchstabe in mehrere verschiedene Geheimtextbuchstaben verschlüsselt werden kann. Atbash ist eine feste Spiegelung (A↔Z, B↔Y) ohne Schlüssel. Vigenère ist durch Einzelbuchstaben-Frequenzanalyse viel schwieriger zu knacken, da der Schlüssel die Buchstabenhäufigkeiten glättet.

Ist Vigenère für echte Verschlüsselung sicher?

Nein. Friedrich Kasiski knackte Vigenère im Jahr 1863, indem er die Periodizität des sich wiederholenden Schlüsselworts ausnutzte. Moderne Computer brechen Vigenère sofort mithilfe des Friedman-Tests (Koinzidenzindex) und der Kasiski-Untersuchung. Verwenden Sie AES-256, ChaCha20 oder libsodium für echten Schutz; Vigenère dient für Rätsel, CTFs und den Unterricht.

Was ist die Autokey-Variante?

Autokey verlängert das Schlüsselwort, indem es den Klartext selbst anhängt, sodass sich der Schlüsselstrom niemals wiederholt. Vigenère schlug dies 1586 vor, um genau die Schwachstelle zu beheben, die Kasiski später ausnutzen würde. Autokey ist viel schwieriger zu brechen als das klassische Vigenère, ist aber immer noch anfällig für Known-Plaintext-Angriffe und Angriffe mit wahrscheinlichen Wörtern auf das Schlüsselwort-Präfix.

Was ist die Beaufort-Variante?

Die Beaufort-Chiffre verwendet die Operation Geheimtext = (Schlüssel − Klartext) mod 26, was sie zu ihrer eigenen Inversen macht — zweimaliges Verschlüsseln mit demselben Schlüssel gibt das Original zurück. Sie wurde nach Sir Francis Beaufort benannt und war die Chiffre hinter der Hagelin M-209, einer tragbaren mechanischen Chiffriermaschine, die von der US-Armee im Zweiten Weltkrieg verwendet wurde.

Wie lang sollte mein Schlüsselwort sein?

Länger ist viel besser. Ein einbuchstabiger Schlüssel reduziert Vigenère auf eine Caesar-Chiffre. Ein kurzer Schlüssel (3–5 Buchstaben) wird von Kasiski in Sekundenschnelle gebrochen. Ein Schlüssel, der so lang ist wie die Nachricht und nur einmal verwendet wird, ist ein One-Time-Pad — nachweislich unknackbar. Für Rätsel und den Unterricht ist ein Schlüsselwort von 6–12 Buchstaben die übliche Wahl.