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Ein sehr gutes Beispiel für die Verschlüsselung von Daten wurde in der diesjährigen Juli-Ausgabe des Magazins "Spektrum der Wissenschaft" beschrieben. Hierbei geht es um die sogenannte "Geheimfolie".
Empfänger und Sender besitzen jeweils eine Folie, die aus schwarzen und weißen, kleinen Quadraten besteht. Die Folie des Senders enthält den Chiffretext, die Folie des Senders das Muster zum Entschlüsseln der überbrachten Informationen. Nur durch übereinanderlegen dieser beiden Folien ist es möglich, den Klartext zu erhalten. Eine Manipulation der Daten irgendwo auf dem Wege zwischen Sender und Empfänger ist nicht möglich, ohne dass es dem Empfänger sofort auffällt, da das Muster der beiden Folien zu keinem korrekten Ergebnis führt.
Die Idee dieser neuen Art der Verschlüsselung basiert darauf, dass Computer zwar jede Art der Rechenoperation durchführen können, aber nicht über solche Fähigkeiten wie Sehen verfügen. Die zu überbringende Information wird durch ein Bild übermittelt. Selbst einen Text kann man ohne Probleme als Bild darstellen. Man nimmt hierfür ein Schwarz-Weiß-Bild, welches genau wie beim Computer oder Fernseher in kleine Quadrate (Pixel) aufgeteilt ist. Diese Pixel sind entweder schwarz oder weiß. Zur Erstellung des Schlüssels werden diese Quadrate in jeweils 4 weitere Quadrate, sogenannte Subpixel, aufgeteilt. Von diesen 4 Subpixeln werden nun jeweils 2 weiß und zwei schwarz gefärbt. Hierfür gibt es genau 6 Möglichkeiten, welche entscheidet immer der Zufall. Aus der Entfernung betrachtet ergibt die gesamte Folie ein gleichmäßig graues Bild, da genau die Hälfte schwarz ist und schwarz und weiß gleichmäßig verteilt sind.
Die 6 Möglichkeiten der unterschiedlichen Färbung der Subpixel
Aus Klartext und Schlüssel ergibt sich der verschlüsselte Text nach folgendem System:
. Ist das Klartextpixel weiß, so wird das zugehörige Pixel des Schlüssels, welches sich an der gleichen Position auf der anderen Folie befindet und aus den vorher beschriebenen 4 Subpixeln besteht, unverändert in den Chiffretext übernommen
. Ist der Klartext an dieser Stelle schwarz, so werden Schwarz und Weiß des Schlüsselpixels vertauscht.
Als Ergebnis ist der Chiffretext jetzt wieder ein Bild, welches aus lauter halb-schwarzen Pixeln besteht und auf die Entfernung betrachtet ein genauso graues Bild ergibt wie der Schlüssel. Selbst aus der Nähe betrachtet gibt dies für Außenstehende nicht mehr als eine eher zufällige Anordnung von schwarzen und weißen Kästchen.
Wie wird nun die Information wieder entschlüsselt ?
Bringt man nun beide Informationsteile, Chiffretext und Schlüssel, auf Folien und legt diese exakt übereinander auf einen Overhead-Projektor, so erscheint das ursprüngliche Bild. An den Stellen, wo im Klartext ein weißes Pixel war, kommen in den Subpixeln von Schlüssel und Chiffretext schwarz auf schwarz sowie weiß auf weiß. Durch die Hälfte des gesamten Quadrats dringt also nun das Licht des Projektors. Dies ergibt für das menschliche Auge einen grauen Punkt. Bei einem schwarzen Klartextpixel trifft dagegen Weiß auf Schwarz und umgekehrt. An dieser Stelle dringt also kein Licht hindurch, der Punkt erscheint schwarz. Aus einem ursprünglich schwarzweißen Bild wird ein schwarzgraues. Dies ist jedoch für das menschliche Auge kein Problem, da das Sehsystem Unterschiede in der Gesamthelligkeit automatisch ausgleicht.
Rückschlüsse und Berechnungen des Ursprungsbilds oder des Klartextes anhand des Chiffretextes ist unmöglich, denn der Chiffretext besitzt alle Merkmale einer Zufallsfolge.
Nehmen wir an, es geht um die Übermittlung einer Preisangabe zwischen dem Käufer und dem Verkäufer. Eine Zwischenstelle will nun eine Manipulation der Daten, sagen wir eine Erhöhung der Preises machen. Die Art der Verschlüsselung ist allgemein bekannt und nicht sonderlich kompliziert. Die Zwischenstelle könnte also nun eine neue Preisangabe erzeugen und diese einschleusen. Der Empfänger würde dies nicht bemerken. Deswegen ist es besser, wenn dem Empfänger ein ihm geläufiges Bild übermittelt wird, welches er auf Anhieb erkennt und den Sender als echt authentifiziert. Außerdem kann man mehrere Folien übermitteln, von denen eine angibt, an welcher Position der nächsten Folie sich die korrekte Preisangabe befindet.
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