“ JUDSON KNIGHT
Kryptologie ist die Lehre von der Kryptographie, der Verwendung von Nachrichten, die durch Codes oder Chiffren verborgen sind, und der Kryptoanalyse, dem Entschlüsseln verschlüsselter Nachrichten. Sie ist fast so alt wie die Zivilisation selbst, auch wenn die Chiffren und Codes vor dem späten Mittelalter in Westeuropa nach heutigen Maßstäben sehr einfach waren. Fortschritte in der Mathematik ermöglichten die Entwicklung immer ausgefeilterer Systeme. Weitere Verbesserungen in der Kryptologie gingen mit der Schaffung moderner stehender Armeen und Nachrichtendienste im neunzehnten Jahrhundert einher. Nach den Weltkriegen und der Erfindung des Computers trat die Kryptologie in ein weitaus fortgeschritteneres Stadium ein, das zur Schaffung von Codes und Chiffren führte, die so ausgeklügelt sind, dass sie praktisch durch kein menschliches Genie ohne Hilfe der Computertechnologie geknackt werden können.
Antike Kryptologie
Frühe Beispiele der Kryptologie finden sich in der Arbeit mesopotamischer, ägyptischer, chinesischer und indischer Schreiber. In diesen vier Wiegen der Zivilisation, die in der Zeit zwischen 3500 und 2000 v. Chr. entstanden, konnten nur wenige Menschen lesen und schreiben, so dass die Schriftsprache an sich schon ein Geheimcode war. Die weitere Verschleierung der Bedeutung hinter undurchsichtigen Hieroglyphen, Keilschrift oder Ideogrammen diente dazu, das Zielpublikum noch weiter einzugrenzen.
Die Spezialisierung der Schreibkenntnisse diente in zwei Fällen dazu, die Weitergabe dieser Kenntnisse an spätere Generationen zu verhindern. Die Kenntnis der Hieroglyphenschrift in Ägypten starb aus, und ohne die Entdeckung und Entzifferung des Steins von Rosette im frühen neunzehnten Jahrhundert wäre die Übersetzung ägyptischer Texte wahrscheinlich erst im Computerzeitalter erfolgt – wenn überhaupt. Die Tatsache, dass die Schriftsprache der Zivilisationen des Indus-Tals im alten Indien noch immer nicht übersetzt werden kann, ist ein Beweis dafür, dass Computer nicht alle kryptologischen Fragen ohne eine Krippe oder einen Schlüssel lösen können.
Griechenland und Rom. Moderne Gelehrte wissen viel mehr über kryptologische Systeme in Griechenland und Rom als in früheren Zivilisationen. Die Spartaner benutzten um 400 v. Chr. ein kryptographisches System namens Scytale, bei dem ein Blatt Papyrus um einen Stab gewickelt wurde, eine Nachricht über die Länge des Stabes geschrieben wurde und dann das Papyrus ausgewickelt wurde. Um die Nachricht richtig lesen zu können, musste der Empfänger einen Stab mit genau demselben Durchmesser haben.
Zwei Jahrhunderte später führte der griechische Historiker Polybius das so genannte Polybius-Quadrat ein, ein 5×5-Gitter, das die 24 Buchstaben des griechischen Alphabets verwendete – ein Modell für die von den Deutschen im Ersten Weltkrieg verwendete ADFGX-Chiffre. Jh. v. Chr. eine der ersten bekannten Chiffren, ein System, bei dem drei Buchstaben nach rechts verschoben wurden: So wurde z. B. aus einem Z im Klartext ein C, aus einem A ein D usw.
Mittelalterliche Kryptologie
Die Fortschritte in der Kryptologie kamen – wie in den meisten anderen Bereichen der Wissenschaft – zwischen dem Niedergang des Römischen Reiches im dritten Jahrhundert und dem Aufkommen des Islam im siebten Jahrhundert praktisch zum Stillstand. Arabische Gelehrte leisteten ab dem achten Jahrhundert Pionierarbeit in der Kryptoanalyse, dem Lösen von Chiffren oder Codes ohne die Hilfe eines Schlüssels. Im Jahr 1412 veröffentlichte al-Kalka-shandi eine Abhandlung, in der er die später durch Edgar Allan Poe in „The Gold Bug“ bekannt gewordene Technik vorstellte, eine Chiffre auf der Grundlage der relativen Häufigkeit der Buchstaben in der Sprache zu lösen.
Zu dieser Zeit hatte die Kryptologie in Europa bereits wieder Fortschritte gemacht, wo die italienischen Stadtstaaten im vierzehnten Jahrhundert geheime Codes für ihre diplomatischen Nachrichten verwendeten. Jahrhundert geheime Codes für diplomatische Botschaften verwendeten. Nachrichten wurden zu Pferd transportiert, und selbst in Friedenszeiten waren die Straßen Europas von Straßenräubern heimgesucht, so dass die Geheimhaltung der Kommunikation von größter Bedeutung war.
Die Fortschritte in der Mathematik ab dem zwölften Jahrhundert unterstützten diese Fortschritte. Im frühen dreizehnten Jahrhundert führte der italienische Mathematiker Leonardo Fibonacci die Fibonacci-Folge ein, bei der jede Zahl die Summe der beiden vorhergehenden ist: 1, 1, 2, 3, 5, 8 und so weiter. Fibonaccis Sequenz sollte sich in der Kryptologie als sehr einflussreich erweisen: Noch im späten zwanzigsten Jahrhundert stützten sich einige kryptologische Systeme auf eine elektronische Maschine, die als Fibonacci-Generator bezeichnet wurde und Zahlen in einer Fibonacci-Sequenz erzeugte.
Im späten fünfzehnten Jahrhundert veröffentlichte ein anderer einflussreicher italienischer Mathematiker, Leon Battista Alberti, ein Werk, in dem er die Idee einer Chiffrierscheibe vorstellte. Dabei handelt es sich um eine Vorrichtung zur Ver- und Entschlüsselung von Nachrichten mithilfe von konzentrischen Rädern, die mit Buchstaben und Zahlen bedruckt sind. Jahrhundert verwendeten Kryptographen Chiffrierscheiben, die auf dem von Alberti entwickelten Modell basierten.
Die frühe Neuzeit (1500-1900)
Die Kryptographie – ein Wort, das aus dem Griechischen stammt und „geheime Schrift“ bedeutet – wurde lange Zeit mit dem Okkulten in Verbindung gebracht, und ein Okkultist, der diese Kunst weiterentwickelte, war der deutsche Mönch Trithemius aus dem frühen sechzehnten Jahrhundert. Trithemius entwickelte eine Tabelle, in der jede Zeile alle Buchstaben des Alphabets enthielt, aber jede nachfolgende Zeile wurde um einen Buchstaben verschoben. Der erste Buchstabe des Klartextes wurde in der ersten Zeile verschlüsselt, der zweite Buchstabe in der zweiten Zeile und so weiter. Ende des 15. Jahrhunderts adaptierte der französische Kryptograph Blaise de Vigenère die Trithemius-Tabelle für seine eigene Vigenère-Tabelle, die im 20. Jahrhundert zur Grundlage des weit verbreiteten Datenverschlüsselungsstandards DES wurde.
Im 18. und frühen 19. Jahrhundert war die Kryptographie in Europa weit verbreitet, wo die Regierungen spezielle Büros, so genannte „schwarze Kammern“, zur Entschlüsselung abgefangener Nachrichten einsetzten. In Amerika entwickelte Thomas Jefferson ein frühes Chiffrierrad, und in den 1840er Jahren stellte Samuel F. B. Morse eine Maschine vor, die einen großen Einfluss auf die Kryptologie haben sollte: den Telegraphen. Bis zu diesem Zeitpunkt war die gesamte verschlüsselte oder chiffrierte Kommunikation von Hand geschrieben und transportiert worden, und der Telegraf war die erste Möglichkeit der Fernübertragung. Der Telegraf war die erste Möglichkeit der Fernübertragung und verwendete einen der berühmtesten Codes der Welt, den Morsecode, und trug dazu bei, das Interesse der Öffentlichkeit an der Kryptografie zu wecken. (Es ist kein Zufall, dass Poes fiktionale Schriften über Kryptologie in diese Zeit fielen.)
In den 1850er Jahren führten Charles Wheatstone und Lyon Playfair das Playfair-System ein, das ein Polybius-Quadrat verwendete und die Buchstaben paarweise verschlüsselte. Diese Paarung erschwerte die Entschlüsselung, da nicht so leicht zu erkennen war, wie häufig bestimmte Buchstaben vorkamen. Das Playfair-System erwies sich als so effektiv, dass die Alliierten es im Zweiten Weltkrieg in begrenztem Umfang gegen die Japaner einsetzten. Trotz dieser Fortschritte war die Kryptographie während des amerikanischen Bürgerkriegs noch lange nicht ausgereift. Die Konföderation war im Bereich der Kryptoanalyse so benachteiligt, dass ihre Regierung manchmal nicht entzifferte Nachrichten der Union in Zeitungen veröffentlichte und die Leser um Hilfe bei der Entschlüsselung bat.
Das zwanzigste Jahrhundert
Im frühen zwanzigsten Jahrhundert hatte eine andere Erfindung, das Radio, einen tiefgreifenden Einfluss auf die Kryptografie, da es die Fähigkeit der Absender, Nachrichten in entlegene Gebiete zu übertragen, erheblich verbesserte. Der Erste Weltkrieg markierte einen Wendepunkt in der Kryptografie. Es war nicht nur der erste große Konflikt, in dem das Radio eingesetzt wurde, sondern auch der letzte, in dem eine Großmacht keine kryptografische Kommunikation einsetzte. An der Ostfront schickten die Russen unverschlüsselte Nachrichten, die von russischsprachigen Geheimdienstoffizieren auf deutscher und österreichischer Seite leicht interpretiert werden konnten, was zu einem großen Sieg der Mittelmächte bei Tannenberg 1914 führte.
Der Krieg markierte auch das Debüt der deutschen ADFGX-Chiffre, die so ausgeklügelt war, dass die französischen Kryptoanalytiker sie nur einen Tag lang entziffern konnten, woraufhin die Deutschen den Schlüssel erneut änderten. Doch die kryptografische Dimension des Krieges gehörte nicht allein den Mittelmächten. Der britische Nachrichtendienst knackte die deutsche Chiffre und fing eine Nachricht des deutschen Außenministers Arthur Zimmermann an den mexikanischen Präsidenten ab, in der er Mexiko die Rückgabe von Gebieten versprach, die das Land im Mexikanischen Krieg an die USA verloren hatte, falls es die Vereinigten Staaten angreifen würde. Als Präsident Woodrow Wilson von dem Zimmermann-Telegramm erfuhr, erklärte er Deutschland den Krieg.
Ebenfalls 1917 entwickelte der amerikanische Ingenieur Gilbert S. Vernam das erste bedeutende automatische Ver- und Entschlüsselungsgerät, als er eine elektromagnetische Chiffriermaschine mit einem Fernschreiber kombinierte. Ein Jahr später entwickelte Major Joseph O. Mauborgne von der U.S. Army das One-Time-Pad, bei dem Sender und Empfänger identische Chiffrierblätter besitzen, die einmal verwendet und dann zerstört werden – ein praktisch unknackbares System. Im Ersten Weltkrieg entwickelte auch Edward Hebern eine Chiffriermaschine und versuchte, seine Idee an die US-Marine zu verkaufen. Die Marine lehnte Heberns System ab, das später von den Japanern übernommen und im Zweiten Weltkrieg eingesetzt wurde. Bis zum Ende des Krieges hatte Hebern Mark II (SIGABA) entwickelt, das während des Konflikts zum sichersten Chiffriersystem der USA wurde.
Die kryptologischen Siege der Alliierten gegen die Achsenmächte im Zweiten Weltkrieg werden in der Geheimdienstwelt seit langem gefeiert, und nur wenige haben mehr Anerkennung gefunden als das Knacken des deutschen Enigma-Codes. Die deutsche Enigma-Maschine, die vom deutschen Elektroingenieur Arthur Scherbius etwa zur gleichen Zeit erfunden wurde, als Hebern sein Gerät vorstellte, war eine komplexe Konstruktion, bei der die variablen Einstellungen von Rotoren und Steckern die Schlüssel bestimmten. Die Lösung dieses Problems war ein großer Sieg für die Alliierten, die die Tatsache, dass sie das System geknackt hatten, geheim hielten, um es weiterhin nutzen zu können. Das Knacken der Codes trug auch zu den Siegen in Nordafrika und im Pazifik bei. Gleichzeitig machte der Einsatz amerikanischer Codetalker, die verschlüsselte Nachrichten in der Sprache der Navajo-Indianer übermittelten, ihre Übertragungen für die Japaner unentzifferbar.
Das Computerzeitalter. Die kryptologische Arbeit der Amerikaner während des Zweiten Weltkriegs hatte zur Entwicklung einer Maschine, des Computers, beigetragen, die die Kryptologie in noch größerem Maße revolutionieren sollte, als es zuvor der Telegraf oder das Radio getan hatten. Bei den meisten kryptologischen Fortschritten seit dem Krieg kamen Computer zum Einsatz oder wurden von ihnen genutzt. Ein Vierteljahrhundert nach Kriegsende, in den frühen 1970er Jahren, führten die amerikanischen Elektroingenieure Martin Hellman und Whitfield Diffie die Idee der asymmetrischen oder Public-Key-Chiffren ein, die extrem schwer zu knacken sind. Dies führte 1977 zur Entwicklung des RSA-Algorithmus (benannt nach seinen Schöpfern Rivest, Shamir und Adelman) am Massachusetts Institute of Technology.
Ebenfalls 1977 führte die US-Regierung DES ein, einen Transpositions-Substitutions-Algorithmus, der so komplex war, dass er ein sicheres Mittel zum Schutz von Computerdaten zu sein schien. Angesichts der Tatsache, dass DES über 256 mögliche Schlüssel verfügte (eine Zahl, die in etwa einer 1 gefolgt von 17 Nullen entspricht), schien er damals unknackbar zu sein. Anfang der 1990er Jahre war es Hackern jedoch aufgrund der enorm gestiegenen Verarbeitungsgeschwindigkeit von Computern möglich, DES mit „Brute-Force“-Methoden zu knacken, d. h. alle möglichen Werte für eine bestimmte Chiffre auszuprobieren, bis eine Lösung gefunden wurde. Um sich gegen diese Angriffe zu schützen, wurden neue Advanced Encryption Standard (AES)-Algorithmen entwickelt, um DES zu ersetzen.
Fortschritte bei Computern und bei der elektronischen Kommunikation über das Internet haben Fortschritte in der Kryptologie sowohl ermöglicht als auch erforderlich gemacht. So erfordert beispielsweise der elektronische Handel ausgeklügelte Verschlüsselungssysteme, um die Kreditkartendaten der Benutzer zu schützen. In ähnlicher Weise erfordert die digitale Kommunikation über Mobiltelefone eine Verschlüsselung, um ein einfaches Abhören von Telefongesprächen zu verhindern. Zu den Entwicklungen der 1990er Jahre gehört Phil Zimmermanns PGP (Pretty Good Privacy) zum Schutz der E-Mail-Kommunikation.
“ WEITERLESEN:
BÜCHER:
Beutelspacher, Albrecht. Kryptologie: Eine Einführung in die Kunst und Wissenschaft des Chiffrierens, Verschlüsselns, Verbergens, Versteckens und Sicherns, beschrieben ohne arkanen Schnickschnack, aber nicht ohne schlauen Schnickschnack zur Unterhaltung und Belehrung der Allgemeinheit. Washington, D.C.: Mathematical Association of America, 1994.
Haldane, Robert A. The Hidden War. New York: St. Martin’s Press, 1978.
Kahn, David. Kahn on Codes: Secrets of the New Cryptology (Geheimnisse der neuen Kryptologie). New York: Macmillan, 1983.
Konheim, Alan G. Cryptography, a Primer. New York: Wiley, 1981.
Lubbe, J. C. A. van der. Basic Methods of Cryptography. New York: Cambridge University Press, 1995.
Melton, H. Keith. The Ultimate Spy Book. New York: DK Publishing, 1996.
SEE ALSO
ADFGX Cipher
Cryptology and Number Theory
GSM Encryption
Pretty Good Privacy (PGP)