Cryptografie - Het maken van geheimschriften

Geheimschriften bestaan in allerlei soorten en maten. Het maken van een geheimschrift wordt cryptografie genoemd. Er zijn twee soorten cryptografische methodes te onderscheiden: transpositie en substitutie. De eerste herschikt de letters van de originele tekst, terwijl de tweede de letters of woorden vervangt. Door het gebruik van cryptografie kun je berichten versturen zonder dat deze door derden gelezen kunnen worden. Cryptografie en cryptoanalyse
Cryptografie is het versleutelen van een boodschap, zodat de oorspronkelijke tekst niet zomaar gelezen kan worden. Het bestaat uit de griekse woorden κρυπτός (kryptos; verborgen) en γράφειν (grafein; schrijven). In de cryptoanalyse houdt men zich bezig met het ontcijferen van geheimschriften. Samen vormen cryptografie en cryptoanalyse de cryptologie: de wetenschap die zich richt op het maken en breken van geheime boodschappen.

Steganografie
Naast cryptografie bestaat er ook steganografie. Steganografie is het bedekken of verbergen van een boodschap (het Griekse woord steganós betekent dan ook ‘bedekt’). Een voorbeeld is het schrijven met onzichtbare inkt. Een buitenstaander kan het papier immers wel vinden, maar beschouwt dit als een leeg vel. De echte ontvanger weet hoe hij de onzichtbare boodschap weer zichtbaar kan maken. Het verschil tussen cryptografie en steganografie zit dus in het bericht. Bij steganografie is het de bedoeling dat buitenstaanders het bericht niet kunnen vinden, terwijl de cryptografie zich richt op het onleesbaar maken van een boodschap. Het maakt dan niets uit als iemand het bericht vindt, omdat hij het toch niet kan ontcijferen.

Klare tekst en cijfertekst

Het originele bericht wordt in de cryptografie de klare tekst genoemd. Met een sleutel kan men de klare tekst versleutelen. Deze versleutelde boodschap wordt de cijfertekst genoemd. De klare tekst wordt over het algemeen geschreven in kleine letters, en de cijfertekst in hoofdletters. Hierdoor is het makkelijker om de cryptografische methodes te begrijpen.

Transpositie en substitutie

De cryptografie is onder te verdelen in transpositie en substitutie.

Transpositie
Bij transpositie wordt de volgorde van de letters in een boodschap veranderd, zodat een herschikking ontstaat. Dit soort woorden waarvan de letters van plaats zijn gewisseld worden ook wel anagrammen genoemd.

Voorbeeld 1:
Je kunt de letters van een woord op alfabetische volgorde rangschikken.
cryptografie → acefgioprrty
transpositie → aeiinoprsstt

Voorbeeld 2:
Een zogenaamde hekverplaatsing zorgt ervoor dat de letters van een klare tekst om en om op twee regels worden geplaatst. Vervolgens worden de twee reeksen achter elkaar gezet:

Klare tekst:

d

t

s

e

n

r

o

g

h

i

i

i

g

e

g

o

t

e

e

m

Cijfertekst:

D

T

S

E

N

R

O

G

H

I

I

I

G

E

G

O

T

E

E

M

Hekverplaatsing kan uiteraard ook toegepast worden met drie of meer regels.

Substitutie
Substitutie richt zich op het vervangen van letters, woorden of zinsdelen. Dit kan op alle mogelijke manieren. Letters kunnen door cijfers, symbolen of andere letters worden vervangen. Ook kan de betekenis van een woord in één enkel symbool worden vastgelegd. Het vervangen van complete woorden wordt coderen genoemd en het vervangen van letters heet vercijferen. In de cryptografie gebruikt men sleutels om het voor buitenstaanders moeilijker te maken de tekst te ontcijferen. Een sleutel bevat de details van de encryptiemethode, vaak in de vorm van een alfabet of woord. Alleen de schrijver en de ontvanger van een bericht weten dan wat het sleutelwoord of het sleutelalfabet is, waardoor ze het bericht kunnen vercijferen en weer kunnen ontcijferen.

Voorbeeld 1:
Een erg simpele vorm van substitutie is het vervangingsschrift. Elke letter van het alfabet krijgt nu een partner, zodat er dertien letterparen ontstaan:

a - s, j - r, c - k, b - i, l - p,
e - q, d - h, m - y, o - n, f - x,
g - w, v - t, u - z

Vervolgens worden de letters van de klare tekst ‘cryptografie is interessant’ vervangen volgens dit schema. De c wordt een k, de r een j, enzovoort.

Klare tekst:

c

r

y

p

t

o

g

r

a

f

i

e

i

s

i

n

t

e

r

e

s

s

a

n

t

Cijfertekst:

K

J

M

L

V

N

W

J

S

X

B

Q

B

A

B

O

V

Q

J

Q

A

A

S

O

V

Voorbeeld 2:
In het monoalfabetisch substitutiecijfer gebruikt met een afgesproken sleutel om een boodschap te versleutelen. In dit voorbeeld is het sleutelwoord ‘cryptografie’. Uit dit sleutelwoord worden de dubbele letters gehaald, omdat alle letters in het cijferalfabet gebruikt moeten worden.Het sleutelwoord is na verwijdering van de tweede r ‘cryptogafie’ geworden. Na de laatste letter wordt het alfabet afgemaakt, met uitzondering van de letters die al in het sleutelwoord zitten:

Klare alfabet:

a

b

c

d

e

f

g

h

i

j

k

l

m

n

o

p

q

r

s

t

u

v

w

x

y

z

Cijferalfabet:

C

R

Y

P

T

O

G

A

F

I

E

H

J

K

L

M

N

Q

S

U

V

W

X

Z

B

D

Na de laatste letter, de e, gaat het cijferalfabet dus verder met de letter h (de f en de g zitten immers al in het sleutelwoord). Volgens dit cijferalfabet vervangen we de letters van ‘cryptografie is interessant’.

Klare tekst:

c

r

y

p

t

o

g

r

a

f

i

e

i

s

i

n

t

e

r

e

s

s

a

n

t

Cijfertekst:

Y

Q

B

M

U

L

G

Q

C

O

F

T

F

S

F

K

U

T

Q

T

S

S

C

K

U