Die Rotations - Chire Projektdokumentation

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1 Die Rotations - Chire Projektdokumentation Matthias Wul, Stephan Naterski 19. Juni 2008

2 Inhaltsverzeichnis 1 Geschichtliche Hintergründe Die Transpositions-Chire Arten der Transpositions-Chire Beziehung zur Transpositions-Chire Die Verwendung der Chire Einordnung der Chire Die Blockgröÿe Die Rotation Projektdokumentation Projektvorfeld Aufgabenstellung Anforderungen Dokumente zur Abgabe Die Implementierung Projektziele (SOLL - IST - Vergleich) Zeitplanung und Projektverlauf Zeitplanung Verlauf des Projektes Tagebuch Begriserklärungen 11 Literaturverzeichnis 12 2

3 1 Geschichtliche Hintergründe 1.1 Die Transpositions-Chire In der Kryptographie ist die Transposition ein Verschlüsselungsverfahren, bei dem die Zeichen einer Botschaft (des Klartextes) umsortiert werden. Jedes Zeichen bleibt in seinem Charakter erhalten, jedoch wird die Stelle, an der es steht, geändert. Dies steht im Gegensatz zum Verfahren der (monoalphabetischen bzw. polyalphabetischen) Substitution, wo jedes Zeichen des Klartextes seinen Platz behält, jedoch durch ein anderes Zeichen ersetzt wird. Ein Wort mit beispielsweise nur drei Buchstaben (aus) kann nur auf sechs verschiedene Weisen umgestellt werden: aus, asu, uas, usa, sua, sau. Mit der Länge der Zeichenfolge steigt jedoch die Zahl der möglichen Anordnungen drastisch. Eine zufällige Transposition längerer Zeichenketten erzeugt also ein relativ hohes Maÿ an Sicherheit, jedoch steht ein Empfänger vor dem gleichen Rätsel wie ein eventueller Abhörer, vor dem die Verschlüsselung die Botschaft verwahren soll. Daher müssen handhabbare Systeme der Transposition vereinbart werden - diese werden geregelte Transposition genannt.[wik] Arten der Transpositions-Chire Es gibt viele Arten dieser Chire. Zu einem die Geometrische Transposition, wo der Klartext in einer bestimmten Reihenfolge aufgeschrieben und in einer anderen Reihenfolge abgelesen wird. Die Transposition ist meist auf die Länge des Textes abgestimmt, also aperiodisch. Zu den Geometrischen Transpositionen gehören die Skytale, die Spaltentransposition und die Wegtransposition. Die Skytale wurde im alten Griechenland von den Spartanern verwendet. Ein Lederband wird um einen Stab gewunden und in Richtung des Stabes beschrieben. Auf dem abgewickelten Lederband sind die Buchstaben permutiert. Bei der Spaltentransposition wird der Text in Zeilen der Breite n geschrieben und spaltenweise ausgelesen. Und zwar werden die Spalten in einer Reihenfolge ausgelesen die durch den Schlüssel deniert wird. Und bei der Wegtransposition wird der Klartext auf einem ganz bestimmten Weg, z. B. in eine Spirale, geschrieben und dann zeilenweise ausgelesen. Eine andere Art der Transpositions-Chire ist die Raster-Transposition, welche periodisch ist. Drehraster dagegen beschreiben Transpositionen; in dieser Form wurden sie schon im 18. Jahrhundert eingesetzt. Gegen Ende des 19. Jahrhunderts kamen sie etwas in Mode. Eine weitere Art sind die Block-Transpositionen, welche die allgemeinen periodischen Transpositionen sind. Für die Blocklänge l gibt es l! verschiedene Schlüssel. Zu guter Letzt gehört die Rotations-Chire noch dazu, wo der Klartext in gleichgroÿen Blöcken eingeteilt wird und die Blöcke rotiert werden.[uni] 3

4 1 Geschichtliche Hintergründe 1.2 Beziehung zur Transpositions-Chire Die Rotations-Chire gehört zu den Transpositions-Chiren. Jedoch werden bei der Rotations-Chire nicht einfach nur Buchstaben getauscht, sondern es wird ein besonderes Verfahren angewendet. Hier wird unterschieden zwischen der Links- und der Rechtsrotierung. Diese beiden Rotationsarten werden auch nochmal unterschieden in eine 90, 180 oder 270 Rotation. Die genaue Einordnung der Chire ist für uns nicht möglich, da nicht viel darüber bekannt ist.[uni] 4

5 2 Die Verwendung der Chire 2.1 Einordnung der Chire Wie im Punkt 1.2 schon gesagt, wird die Rotations-Chire zu den Transpositions-Chiren zugeordnet. Hier wird der zu verschlüsselnde Klartext in Blöcke eingeteilt, dessen Gröÿe vorher festgelegt wird. Jeder Block wird nun rotiert. Zur Auswahl stehen da die Linksbzw. Rechtsrotation von jeweils 90, 180 und 270. Je nachdem wie die Blöcke nun rotiert wurden, werden die Blöcke zu einer Matrix zusammengesetzt und zeilenweise gelesen. Um den Text wieder zu entschlüsseln, muss die Rotation einfach entgegengesetzt ausgeführt werden. Zum Beispiel wird ein Text mit einer 90 Rechtsrotation verschlüsselt, so muss man den verschlüsselten Text mit einer 90 Linksrotation wieder entschlüsseln.[uni] 2.2 Die Blockgröÿe Die Blockgröÿe ist ein sehr wichtiger Bestandteil der Rotations-Chire. Sie bestimmt im nachhinein die Zeilen- bzw. Spaltenanzahl der entstehenden Matrix, aber auch die Schwierigkeit, den verschlüsselten Text wieder zu entschlüsseln. Wird bei einem längeren Text die Blockgröÿe sehr niedrig eingestellt, so ist die Entschlüsselung viel schwieriger als mit einer gröÿeren Blockgröÿe. 5

6 2 Die Verwendung der Chire 2.3 Die Rotation Abbildung 2.1: Rotation um 90 Abbildung 2.2: Rotation um 180 6

7 2 Die Verwendung der Chire Abbildung 2.3: Rotation um 270 Die Rotation ist das eigentliche Herzstück der Chire, die bestimmt, weil sich der Klartext verändert, je nachdem, um wie viel Grad man den zu verschlüsselnden Text rotieren lassen will. 7

8 3 Projektdokumentation 3.1 Projektvorfeld Aufgabenstellung Die Aufgabe unserer Gruppe ist es, sich mit der Rotations-Chire auseinander zu setzen. Anbei soll eine historische Ausarbeitung folgen, sowie die Implementierung der Chire in die KSB_Workbench bzw. Internetseite des Kryptographiespielplatzes, sodass jeder diese zum kodieren und dekodieren von Wörtern oder Sätzen ausprobieren kann. Am Ende der Bearbeitungszeit soll eine Präsentation geführt werden, um unsere Arbeit den Anderen Kommilitonen und den Projektverantwortlichen vorzustellen.[brä08] Anforderungen Dokumente zur Abgabe 1. Zuerst soll ein Pichtenheft angelegt werden, in dem explizit die Aufgabenstellung und Anforderungen des Projektes niedergeschrieben sind. Dieses ist über LATEX zu schreiben beziehungsweise mit dem Programm LYX. Das Abgabeformat muss entweder der Quellcode beziehungsweise die Datei von LATEX und LYX oder ein PDF-Dokument sein, welches mit LATEX oder LYX erstellt wurde.[brä08] 2. Dann muss auch ein Tagebuch geführt werden, welches die Basis der abzugebenden Zwischenberichte ist, um den Aufwand und die Entwicklung, sowie die Erfolge und Probleme des Projektes zu dokumentieren. Mindestens alle zwei Wochen soll dies Herrn Marcel Brätz mit Hilfe von StudIP vorgelegt werden, damit er erkennt, wo es noch Dezite oder andere Probleme gibt.[brä08] 3. Nun muss noch die dokumentierte Arbeit abgegeben werden, was die historischen Hintergründe, die Verwendung der Chire und die Projektdokumentation enthält.[brä08] 4. Zum Schluss wird der programmiertechnische Teil des Projektes abgegeben. Hierfür gibt man die Klassendenition ab, die in der KSB_Workbench enthalten ist.[brä08] Die Implementierung Die Implementierung der Rotations-Chire über KSB_Workbench soll auf eine Weise erfolgen, dass sie jedem Nutzer gerecht wird und niemanden überfordert. Somit sollen ohne viele Menüeinstellungen eine einfache Kodierung und Decodierung zu verwirklichen sein. Die Programmierung geschieht via PHP und soll einen möglichst kurzen und unkomplizierten Quellcode enthalten. 8

9 3 Projektdokumentation 3.2 Projektziele (SOLL - IST - Vergleich) Unser jetziger Stand in diesem Projekt sieht so aus, dass wir den Algorithmus der Rotations-Chire bereits fertig programmiert haben, jedoch fehlt uns noch die Implementierung in die KSB_Workbench, sodass die Chire auch wirklich ausführbar ist. Doch bis zur Abgabe der Dokumente werden wir das noch hin bekommen. Wenn dies geschehen ist, wäre unser Soll erfüllt. Die Implementierung anderer Chiren mit Bezug auf die Rotations-Chire verträgt sich nicht mit unserem knappen Zeitplan. Wir haben uns auf das Nötigste beschränkt und hoen, allen Aufgaben gerecht geworden zu sein. 3.3 Zeitplanung und Projektverlauf Zeitplanung Abbildung 3.1: Zeitplanungs-Diagramm Verlauf des Projektes Tagebuch Auswahl des Themas Internetrecherche Gestaltung des Pichtenheftes Einarbeitung in LYX, Einarbeitung in PHP Internetrecherche: Historische Hintergründe Fertigstellung und Abgabe des Pichtenheftes Internetrecherche: Historische Hintergründe Erstellung mehrerer Dokumente mit LYX zur Übung Überarbeitung der mit LYX erstellten Dokumente PHP Programmierung, HTML Wiederholung 9

10 3 Projektdokumentation Beginn der Implementierung Programmierung des Algorithmus Programmierung des Algorithmus, Suchen geschichtlicher Hintergründe der Chire Programmierung des Algorithmus, Beginn der Projektdokumentation Bearbeitung der Projektpräsentation Projektdokumentation Algorithmusprogrammierung, Projektpräsentation Algorithmusprogrammierung, Beginn der Einbindung in die KSB_Workbench Projektdokumentation Projektdokumentation, Projektpräsentation, Einbindung in die KSB_Workbench 10

11 4 Begriserklärungen PHP Eine Programmiersprache in dem Bereich der Webprogrammierung, die auf HTML aufbaut. KSB_Workbench Arbeitsoberäche für Programmierer, welche per PHP geschrieben wurde und die Programmierung vereinfachen soll. LATEX Programmiersprache zum Erzeugen von Texten LYX Textprogramm, welches die Programmiersprache von LATEX verwendet um Texte nach dem YOU GET WHAT YOU MEAN - Prinzip zu formatieren. PDF universales Dateiformat für Bilder und Dokumente Kryptographie-Spielplatz Projekt von Marcel Brätz, welches zur Lehre über die verschiedenen Arten von Kryptogrammen dient. 11

12 Literaturverzeichnis [Brä08] Brätz, Marcel: Projekte der Kryptographie-Vorlesung an der HSW-SS [uni] [wik] 12

13 Abbildungsverzeichnis 2.1 Rotation um Rotation um Rotation um Zeitplanungs-Diagramm

14 Index Anforderungen, 8 aperiodisch, 3 Arten, 3 Aufgabenstellung, 8 Begriserklärungen, 11 Bestandteil, 5 Beziehung, 4 Block-Transpositionen, 3 Blockgröÿe, 5 Blocklänge, 3 Buchstaben, 3 Dekodierung, 8 Drehraster, 3 Einordnung, 5 Entschlüsselung, 5 Geometrische Transposition, 3 Geschichte, 3 Gröÿe, 5 Grad, 7 Herzstück, 7 Implementierung, 8 Klassendenition, 8 Kodierung, 8 Lederband, 3 Linksrotierung, 4 Matrix, 5 periodisch, 3 permutiert, 3 Pichtenheft, 8 PHP, 8 Präsentation, 8 Projektdokumentation, 8 Projektvorfeld, 8 Projektziele, 9 Quellcode, 8 Raster-Transposition, 3 Rechtsrotierung, 4 Reihenfolge, 3 Rotation, 4 Rotations-Chire, 3 Rotationsarten, 4 Schlüssel, 3 Skytale, 3 Spaltenanzahl, 5 Spaltentransposition, 3 Spirale, 3 Stab, 3 Tagebuch, 8 Transpositions-Chire, 3 Verfahren, 4 verschlüsselt, 5 Verwendung, 5 Wegtransposition, 3 Zeichenfolge, 3 Zeichenketten, 3 Zeilen, 3 Zeilenanzahl, 5 zeilenweise, 3 Zeitplanung, 9 Zwischenberichte, 8 14