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2025-06-16T11:01:23Z

Methode

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Als '''Substitution''' (von [[Latein|lateinisch]]: ''substituere'' = „ersetzen“) bezeichnet man in der [[Kryptographie]] eine der beiden grundlegenden [[Verschlüsselung]]sklassen neben der [[Transposition (Kryptographie)|Transposition]]. Die Kryptographie ist der Wissenschaftszweig der [[Kryptologie]], der sich mit [[Geheimschrift]]en befasst.<ref>Friedrich L. Bauer: ''Entzifferte Geheimnisse. Methoden und Maximen der Kryptologie.'' 3., überarbeitete und erweiterte Auflage. Springer, Berlin u. a. 2000, S. 46 ff.</ref>

== Methode ==
Kennzeichen der Substitution ist, dass [[Buchstabe]]n oder [[Zeichen]] oder auch Buchstabengruppen oder Zeichengruppen eines zu [[Verschlüsselung|verschlüsselnden]] [[Klartext (Kryptographie)|Klartextes]] durch andere Zeichen, genannt [[Geheimtext]]zeichen, ersetzt (substituiert) werden.

Dadurch, dass Klartextzeichen durch Geheimtextzeichen substituiert werden, verlieren sie ihren „Charakter“, das heißt ihr Aussehen, und sind somit für unbefugte Blicke, zumindest auf den ersten Blick, nicht mehr zu erkennen. [[Claude Shannon]] bezeichnete dies als [[Konfusion (Kryptologie)|Konfusion]].<ref>{{Literatur |Autor=Claude Shannon |Titel=[[Die mathematische Kommunikationstheorie der Chiffriersysteme|Communication Theory of Secrecy Systems]] |Sammelwerk=Bell System Technical Journal |Band=28 |Nummer=4 |Datum=1949 |Sprache=en |DOI=10.1002/j.1538-7305.1949.tb00928.x |Seiten=708}}</ref>

Ein einfaches Beispiel für eine Substitution wäre das Ersetzen jedes Buchstabens dieses Textes durch den im [[Lateinisches Alphabet|lateinischen Alphabet]] auf ihn folgenden, also Ersetzen von A durch B, B durch C, und so weiter. Diese besonders simple Verschlüsselungsmethode, allerdings mit Verschiebung um drei statt nur um einen Alphabetplatz, wurde bereits von [[Gaius Iulius Caesar]] verwendet und heißt ihm zu Ehren [[Caesar-Verschlüsselung]].

Die Substitutionsverfahren werden in einfache ([[monographisch]]e) und in [[Polygrammsubstitution|polygraphische]] eingeteilt. Erstere ersetzen einzelne Zeichen durch andere (wie die Caesar-Verschlüsselung), während die polygraphischen Verfahren Gruppen aus mehreren Zeichen gemeinsam ersetzen. Handelt es sich dabei um Zeichenpaare, also Zweiergruppen, nennt man das Verfahren [[bigraphisch]] (Beispiel: [[Playfair]]-Chiffre).

Weiterhin werden die Substitutionen in [[Monoalphabetische Substitution|monoalphabetische]] und [[Polyalphabetische Substitution|polyalphabetische]] eingeteilt. Monoalphabetisch bedeutet, dass nur ein einziges festes [[Alphabet (Kryptologie)|Alphabet]] als [[Schlüssel (Kryptologie)|Schlüssel]] verwendet wird. ''Alphabet'' bezeichnet hier also die Ersetzungstabelle, die bestimmt, was wodurch ersetzt wird. Bei monoalphabetischen Verfahren wird ein Zeichen bzw. eine Zeichengruppe immer durch das gleiche (bzw. die gleiche Gruppe) ersetzt, also z. B. ein A immer durch ein D, wie beim Caesar-Verfahren.

Im Gegensatz dazu werden bei den ''polyalphabetischen Substitutionen'' mehrere (viele) verschiedene Alphabete genutzt. Beispiele hierfür sind die [[Vigenère-Verschlüsselung]] und die [[Rotor-Chiffriermaschine|Schlüsselmaschine]] [[Enigma (Maschine)|ENIGMA]]. Ein Buchstabe wird hier nicht immer durch den gleichen ersetzt, sondern es hängt von seiner Position im Text ab, welches Alphabet für seine Verschlüsselung genutzt wird.

Bei der [[Transposition (Kryptographie)|Transposition]], der zweiten grundlegenden Verschlüsselungsklasse neben der Substitution, werden die Zeichen nicht ersetzt, sondern ihre Position im Text wird verändert. Substitution und Transposition sind klassische Verschlüsselungstechniken, die aber auch heute noch in vielfältig kombinierter Form die Grundlage moderner, computerbasierter Verschlüsselungsverfahren bilden, wobei die Substitution hier als [[S-Box]] bezeichnet wird. Beispielsweise wird im [[Advanced Encryption Standard]] eine S-Box eingesetzt, die ein Byte ([[Oktett (Informatik)|Oktett]]) durch ein anderes ersetzt.

== Siehe auch ==
* [[Kryptographie#Terminologie|Terminologie der Kryptographie]]
* [[Homophone Verschlüsselung]] – Die Klartextzeichen können durch unterschiedliche Geheimtextzeichen substituiert werden.
* [[One-Time-Pad]] – Perfekte Form der Substitutionsverschlüsselung
* [[Polygrammsubstitution]] (auch: polygraphische Substitution) – Statt einzelner Klartextzeichen werden Zeichen-[[N-Gramm]]e (beispielsweise Buchstabengruppen) substituiert.

== Literatur ==
* [[Friedrich L. Bauer]]: ''Entzifferte Geheimnisse. Methoden und Maximen der Kryptologie.'' 3., überarbeitete und erweiterte Auflage. Springer, Berlin u. a. 2000, ISBN 3-540-67931-6.
* Alfred J. Menezes, Paul C. van Oorschot, Scott A. Vanstone: ''[https://cacr.uwaterloo.ca/hac/ Handbook of Applied Cryptography.]'' CRC Press, Boca Raton FL u. a. 1996, ISBN 0-8493-8523-7, S. 17.
* Fred B. Wrixon: ''Codes, Chiffren & andere Geheimsprachen. Von den ägyptischen Hieroglyphen bis zur Computerkryptologie.'' Könemann, Köln 2000, ISBN 3-8290-3888-7, S. 168ff.

== Weblinks ==
* [https://www.cryptool.org/de/ CrypTool.de] Freies Kryptologie-Lernprogramm [[CrypTool]]
* [https://www.cryptool.org/de/cto/ CrypTool-Online]: Online-Verschlüsselung von Caesar und weiteren klassischen Verfahren
* [http://www.kryptographiespielplatz.de Kryptographiespielplatz]: Online-Verschlüsselung von Caesar und etlichen weiteren klassischen Verfahren

== Einzelnachweise ==
<references/>

[[Kategorie:Klassische Kryptologie]]
[[Kategorie:Symmetrisches Verschlüsselungsverfahren]]
[[Kategorie:Manuelle Verschlüsselungsmethode]]

[[ar:تعمية استبدالية]]
[[no:Monoalfabetisk substitusjon]]

Substitution (Kryptographie) - Versionsgeschichte

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