Kryptograhie – Gestern und heute

Wissenschaftlicher Vortrag zu Geheimcodes und ihrer Entschlüsselung am Allgäu-Gymnasium

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Schüler des P-Seminars unterstützten Dr. Martin Kreuzer (l.) bei seinen Ausführungen zur Kryptologie, indem sie prominente Persönlichkeiten der Weltgeschichte darstellten, die verschlüsselte Botschaften versandten oder dechiffrieren ließen, wie hier zum Beispiel Julius Cäsar.

Kempten – Veronica, Sonja und Benni sind drei Schüler der Jahrgangsstufe 11 des Allgäu-Gymnasium (AG). Was die drei verbindet, ist ihr Interesse an Naturwissenschaften. In sogenannten Praxis-Seminaren (P-Seminaren) beschäftigen sie und weitere Schülerinnen und Schüler der Oberstufe mit praktischen Fragestelllungen der Mathematik, Physik, Biologie und Chemie. Zudem wird in diesem nachmittäglichen Unterricht die NaWiG-Vortragsreihe (Naturwissenschaften im Gespräch) organisiert, zu der in loser Folge Referenten aus den einzelnen Disziplinen an die Schule eingeladen werden.

In der vergangenen Woche war Dr. Martin Kreuzer von der Universität Passau mit seinem Vortrag „Kryptographie – Gestern, heute und übermorgen“ zu Gast. Die Kryptologie ist eine Unterdiziplin der Mathematik. Sie beschäftigt sich mit der Entschlüsselung von geheimen Codes. Im Laufe der Menschheitsgeschichte vollzog sich stets ein Wettstreit zwischen denen die verschlüsselte Botschaften entwickelten und denen, die sie zu dechiffrieren versuchten. 

Kreuzer brachte mit anschaulicher Unterstützung der Schüler prominente Beispiele aus der Menschheitsgeschichte, wie Julius Cäsar, Maria Stuart, Kaiserin Maria Theresia oder Giacomo Casanova, die zu ihrer geheimen Kommunikation verschlüsselte Botschaften nutzten oder die geheimen Codes anderer zu entschlüsseln versuchten.

Klartext und Geheimtext

Schon im antiken Griechenland begannen Menschen ihre niedergeschriebenen Botschaften zu verschlüsseln. Der streng geführte Stadtstaat der Spartaner galt als derjenige, der die erste Methodik entwickelte, einen sogenannten Klartext in einen Geheimtext zu verschlüsseln. Der Schlüssel ist das Wissen darüber, mit welcher Methodik der Klartext verschlüsselt wurde. Dieser Schlüssel darf nur dem Sender und Verfasser des Geheimtextes bekannt sein. Ein solcher Schlüssel kann sein, die verwendeteten Buchstaben um drei Stellen im Alphabet zu versetzen, aus einem „A“ wird dann ein „D“, aus einem „B“ wird ein „E“ usw. Diese einfache Art eines Verschlüsselungsverfahrens nennt man Cäsarchiffre. Eine Verschlüsselung, die für die so bezeichneten Codeknacker leicht zu entschlüsseln war. 

Allerdings wurde diese Methode verfeinert, indem unter anderem nach Einfügen von Sonderzeichen in den Geheimtext es plötzlich nicht der drittfolgende, sondern fünftfolgende Buchstabe war, der den Letter des Klartextes substituierte. Auch eine Häufigkeitsanalyse auftauchender substituierender Zeichen in Geheimtexten konnte ein Hinweis sein, um welchen Buchstaben es sich im Klartext handeln muss. Nach der Buchstabenhäufigkeit kann in der Kryptonanalyse eine Verschlüsselung im Substitutionsverfahren leicht decodiert werden. 

So decken die zehn häufigsten Buchstaben in deutschsprachigen Texten rund dreiviertel aller vorkommenden Buchstaben ab. Zählt man die Häufigkeit von Geheimzeichen in Texten, so stellt man diese der durchschnittlichen Buchstabenhäufigkeit gegenüber. Erscheint zum Beispiel das Symbol der Sonne mit einer Häufigkeit von 17 Prozent im Geheimtext auf, handelt es sich mit großer Wahrscheinlichkeit um den Buchstaben „E“, der mit einer Häufigkeit von 17 Prozent in der deutschen Sprache vorkommt.

Historischer Abriss

Kreuzer verwiest in seinem Fachvortrag auf die Meilensteine der Kryptologie, zu der sicherlich die Erfindung der Chiffrierscheibe durch den italienischen Philosophen und Architekten Leon Battista Alberti im Jahr 1466 ebenso gehört wie die Erfindung der polyalphabetischen Verschlüsselung von Texten durch den französischen Diplomaten Blaise de Vigenère im Jahre 1586. Kreuzers Ausführungen endeten in der Neuzeit. 1972 entwickelten die US-amerikanischen Mathematiker Rivest, Shamir und Adleman das erste asymetrische Verschlüsselungsverfahren, das als nicht dechiffrierbar gilt.

Rund 60 interessierte Zuhörer waren zum Fachvortrag des Mathematikers gekommen, der am Ende mit einem kleinen Geschenk durch die Schüler des P-Seminars des AG verabschiedet wurde. In der NaWiG-Vortragsreihe wird es Anfang Juni einen Vortrag einer Biologin zum Thema „Plastikmüll in Ozeanen“ geben.

Jörg Spielberg

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