Verschlüsselung mit Drehschablone

Eine Drehschablone verteilt die Buchstaben einer Nachricht durch ausgeschnittene Fenster. Jede Vierteldrehung legt andere Felder frei; mit derselben Maske lässt sich die Umstellung rückgängig machen.

Was es ist

Eine Drehschablone ist eine Maske mit Fenstern, die festlegen, an welche Stellen die Buchstaben einer Nachricht kommen. Sie liegt auf einem Blatt mit demselben Raster und wird gedreht, um weitere Felder freizulegen. Der Empfänger braucht dasselbe Fenstermuster. Er muss außerdem die Anfangslage, die Drehrichtung und die Lesereihenfolge kennen. Die Buchstaben selbst bleiben unverändert, nur ihre Plätze wechseln. Es handelt sich um eine Transpositionsverschlüsselung.

Maske und Blatt bilden ein leichtes, von Hand bedientes Gerät. Karopapier kann sowohl als Schreibfläche als auch als Material für die Schablone dienen. Festeres Papier erleichtert die wiederholte Handhabung, solange es eben bleibt. Eine Cardan-Schablone erfüllt einen anderen Zweck: Man schreibt eine Nachricht durch ihre Öffnungen und ergänzt die Zwischenräume mit einem unauffälligen Text, der die Nachricht verbirgt. Bei der Drehschablone verteilen die aufeinanderfolgenden Stellungen den Text in einem Buchstabenblock.

Wie es funktioniert

Durch die Fenster sind nur die jeweils zu beschreibenden Felder zugänglich.

Die Maske mit der Orientierungsmarke nach oben auf das Blatt legen. Durch die Fenster von links nach rechts schreiben und dabei die Zeilen des Blatts von oben nach unten durchlaufen. Sind die sichtbaren Felder gefüllt, die Maske anheben, im Uhrzeigersinn um eine Vierteldrehung drehen und wieder auf dasselbe Quadrat legen. Das Blatt bleibt unbewegt. Die Nachricht in den neuen Fenstern fortsetzen. Maßgeblich bleiben die Zeilen des Blatts, nicht die gedrehte Ausrichtung der Maske.

Ein Beispiel mit vier Feldern je Seite benötigt vier Fenster. Werden die Zeilen von oben nach unten und die Spalten von links nach rechts gezählt, liegen diese anfangs bei (1,1), (2,2), (2,4) und (4,2). Jede der vier Stellungen legt vier andere Felder frei. Gemeinsam erfassen sie alle sechzehn Felder ohne Überschneidung. Dafür muss jedes Fenster zu einer anderen Gruppe von Positionen gehören, die durch Vierteldrehungen ineinander übergehen. Zwei Fenster derselben Gruppe würden bereits beschriebene Felder erneut freilegen.

Mit dieser Schablone wird BONJOURMONVOISIN zu BIOOUORNNSVINJMO, wenn man die Maske entfernt und das Quadrat zeilenweise abliest. Der Empfänger trägt diese Folge zeilenweise in ein leeres Quadrat ein. Dann liest er nur die Fenster ab, in denselben Stellungen und derselben Reihenfolge wie der Absender. So erhält er genau BONJOURMONVOISIN zurück. Kürzere Nachrichten lassen sich mit Füllbuchstaben ergänzen; beide Seiten müssen dann vereinbaren, woran das Ende zu erkennen ist. Bereits eine falsche Ausrichtung bringt die Entschlüsselung durcheinander.

So geht’s

Die Papierstege zwischen den Fenstern halten die Maske zusammen.

Auf festem Papier ein Quadrat mit vier Zeilen und vier Spalten zeichnen und dieses Raster genau auf das Schreibblatt übertragen. Die Felder sollen genügend Platz für jeweils einen Buchstaben bieten. Fenster an den Positionen (1,1), (2,2), (2,4) und (4,2) ausschneiden, dabei um jede Öffnung einen Papierrand stehen lassen. Die Ränder verhindern, dass sich Öffnungen verbinden, und halten die inneren Teile fest. Auch außen einen Rand belassen, damit man die Maske greifen kann, ohne Fenster abzudecken.

Die Mitte der oberen Kante mit einem kleinen eindeutigen Zeichen markieren. Es dreht sich mit der Maske und steht nacheinander oben, rechts, unten und links. So zeigt es die jeweilige Lage an, ohne dass man die Maske wenden muss. Auf einer geschützten Unterlage schneiden und die Finger aus dem Weg der Klinge halten. Für Kinder übernimmt ein Erwachsener das Ausschneiden. Die Maske wird von Hand bewegt und braucht weder Achse noch Befestigung.

Vor dem Schreiben die Schablone auf einem Probeblatt prüfen. Für jede Stellung die freiliegenden Felder in einer anderen Farbe markieren. Kein Feld darf zwei Markierungen tragen, keines darf leer bleiben. Trifft ein Fenster auf eine frühere Markierung, die Zeichnung vor dem Ausschneiden einer neuen Maske korrigieren. Bei mehreren Nachrichtenblöcken jedes Mal wieder mit der vereinbarten Anfangslage beginnen.

Geschichte und Entwicklung

In einer Studie von 1995 erkannten Karl de Leeuw und Hans van der Meer einen Brief im Archiv Wilhelms V. von Oranien als Nachricht mit Drehschablonenverschlüsselung. Nach der Entschlüsselung schrieben sie ihn Carl Anton König und der Korrespondenz Wilhelms IV. zu. Der Brief erwähnt den Durchzug französischer Truppen durch Camberg. Durch Abgleich mit Archivunterlagen und der militärischen Chronologie datierten die beiden Forscher ihn auf April 1745, was sie für höchst wahrscheinlich halten. Nach ihrer Datierung ist der Brief älter als die gedruckten Beschreibungen des Verfahrens.

Eine Farbe für jede Stellung der Schablone: Jedes Feld ist einmal markiert, keines zweimal.

Ende des 18. Jahrhunderts untersuchte Carl Friedrich Hindenburg Drehschablonen und die Bedingungen, unter denen sich ihre Fenster nach dem Drehen nicht überschneiden. 1881 stellte Edouard Fleissner von Wostrowitz das Verfahren in seinem Handbuch der militärischen Kryptografie vor. Er schlug unter anderem zusätzliche Spalten bedeutungsloser Buchstaben vor, um das Drehzentrum zu verbergen. Die niederländische Armee übernahm 1885 eine Variante.

Bei einer Übung im Jahr 1913 entzifferte Hauptmann Van der Harst eine so vorbereitete Nachricht. Erwartbare Wörter und die geometrischen Bedingungen der Maske erleichterten seine Suche. Das amerikanische Handbuch Basic Cryptography beschrieb die Papierschablone noch 1950 und betonte dabei ihre Sicherheitsgrenzen. Heute eignet sich das Verfahren zum Untersuchen von Transpositionen und für Entschlüsselungsrätsel. Für moderne vertrauliche Kommunikation bietet es keinen angemessenen Schutz.