„Mehr Informatikzeug!“ kommentierte jüngst ein nicht weiter genannter Leser hier, der seines Zeichens zwar selbst als Informatiker tätig und natürlich „immer zweimal mehr als ich“ (mindestens!) kompetent in dieser Hinsicht ist – aber vielleicht ist es ja einfach nur interessant, aus dieser Warte heraus die ersten Gehversuche anderer mitanzusehen 😉 Und auch wenn ich nicht direkt auf dem Weg zum waschechten Informatiker bin, so kommt das Coding doch im E-Commerce Studium nicht wirklich zu kurz. Daher hier ein weiteres Beispiel aus meiner aktuellen Klausurvorbereitung für Java.
Caesar Verschlüsselung in Java umsetzen
Es geht um die „Caesar-Verschlüsselung“, einer sehr simplen Verschlüsselungsmethode. Oder wie Wikipedia sagt: „Als eines der einfachsten und unsichersten Verfahren dient es heute hauptsächlich dazu, Grundprinzipien der Kryptologie anschaulich darzustellen“.
Also wollen wir mal: Es geht darum, die einzelnen Zeichen eines Textes um eine bestimmte Anzahl im Alphabet nach rechts zu verschieben und so einen „Geheimtext“ zu erhalten. Verschiebt man z.B. den Buchstaben „a“ um 3 Zeichen, so erhält man ein „d“ (also 3 Zeichen weiter).
Das Ganze soll rotieren, sobald man also z.B. über das „z“ hinausgeht, fängt man wieder am Anfang des Alphabets an („z“ um 3 Zeichen verschoben gäbe also wieder ein „c“).
Eine Aufgabe zur Caesar-Verschlüsselung fand sich auch in einer Klausur des letzten Semesters, allerdings stark vereinfacht, so dass nur die Großbuchstaben von A bis Z als Eingabe angenommen werden sollten. Da dies fast schon ein wenig langweilig ist, habe ich mich nun daran versucht, das Ganze etwas universeller auf die ganze ASCII Tabelle umzusetzen.
Codebeispiel
public class Caesar {
public static void main (String[] args) {
Scanner scanner = new Scanner (System.in);
System.out.println("Zu verschlüsselnden Text eingeben:");
String text = scanner.nextLine(); // Text eingeben
System.out.println("Um wieviele Stellen soll
verschoben werden? (1-127)");
int offset = scanner.nextInt();
// Offset (Verschiebung) wählen
if (offset >= 1 && offset <= 127) {
char [] meinArray = text.toCharArray();
// den Text in ein Char Array laden
char [] meinNeuesArray = verschluesseln(offset, meinArray);
// mit der Methode (siehe unten) "verschluesseln" ein neues
// Char Array mit dem verschlüsselten Text erstellen
// verschlüsselten Text wieder ausgeben:
System.out.println("\nSo sieht der Text verschlüsselt
aus:");
for (int i = 0; i < meinNeuesArray.length; i++) {
System.out.print(meinNeuesArray[i]);
}
System.out.println("\n");
meinNeuesArray = entschluesseln(offset, meinNeuesArray);
// entschlüsselten Text wieder ausgeben:
System.out.println("\nUnd so wieder zurück entschlüsselt:");
for (int i = 0; i < meinNeuesArray.length; i++) {
System.out.print(meinNeuesArray[i]);
}
System.out.println("\n");
scanner.close();
}
else System.out.println("Die Verschiebung muss zwischen
1 und 127 liegen!");
}
// hier die Methode zum verschlüsseln
public static char[] verschluesseln(int offset, char[] charArray) {
char[] cryptArray = new char[charArray.length];
// erstmal ein leeres Char Array erstellen
for (int i = 0; i < charArray.length; i++) {
int verschiebung = (charArray[i] + offset)%128;
// ursprüngliches Zeichen plus Offset modulo 128
cryptArray[i] = (char) (verschiebung);
}
return cryptArray;
}
// hier die Methode zum entschlüsseln
public static char[] entschluesseln(int offset, char[] charArray) {
char[] cryptArray = new char[charArray.length];
// erstmal ein leeres Char Array erstellen
int verschiebung;
for (int i = 0; i < charArray.length; i++) {
if (charArray[i] - offset < 0) verschiebung =
charArray[i] - offset + 128;
// nach Verschiebung kleiner 0? Wenn ja, dann
// 128 addieren
else verschiebung = (charArray[i] - offset)%128;
// wenn nein, einfach nur modulo 128
cryptArray[i] = (char) (verschiebung);
}
return cryptArray;
}
}
Ausgabe
Die Ausgabe des Programmes würde beispielsweise so aussehen:
Hallo, ich bin ein Text!!
Um wieviele Stellen soll verschoben werden? (1-127)
6
So sieht der Text verschlüsselt aus:
Ngrru2&oin&hot&kot&Zk~z“
Und so wieder zurück entschlüsselt:
Hallo, ich bin ein Text!!
Der Nutzer wird also aufgefordert, einen Text einzugeben und auch, um wieviele Zeichen in der ASCII Tabelle dieser verschoben werden soll. Die Eingabe wird in ein Char-Array übertragen und in einer Schleife jedes Zeichen um das gewählte Offset verschoben. Um die Rotation zu gewährleisten, wird das Ganze modulo 128 gerechnet.
Erklärung hierzu: Die ASCII Zeichentabelle besteht aus 128 verschiedenen Zeichen. Möchte man nun z.B. den Buchstaben „p“ („kleines p“) um 50 Stellen nach rechts verschieben, dann hilft es zu wissen, dass „p“ in der ASCII Tabelle an der Stelle 112 steht. 112 + 50 ergibt 162, ASCII hat aber, wie gerade erwähnt, nur 128 Zeichen. Wir erinnern uns vielleicht: 162 modulo 128 bedeutet „welchen Rest erhalte ich, wenn ich 162 durch 128 teile?“. Die Antwort hierauf ist natürlich 34. In diesem Fall geht es einfach nur darum, wenn ich über die 128 hinaus verschiebe, soll wieder von vorne – also bei 1 – begonnen werden.
Als Informatiker würde man natürlich eher von 127 und 0 sprechen, aber so ist es erst einmal anschaulicher. Ich lande also an der Stelle 34, was in ASCII das Gänsefüßchen „ wäre. Beim Entschlüsseln muss man natürlich genau umgekehrt vorgehen. Hier hat man also z.B. die Stelle 34 vorliegen, muss aber wieder um 50 Stellen nach links verschieben. Da man dabei wiederum unter 0 kommt (34 – 50 = -16), zählen wir hinterher einfach wieder 128 dazu (-16 + 128 = 112, die ursprüngliche Stelle unseres „p“).
Ich selbst als bekennender Mathe-Versager konnte das Prinzip und den Code dazu hoffentlich wenigstens halbwegs verständlich erklären. Falls nicht, einfach nochmals nachfragen, ich kann aber nicht garantieren, dass ich es verständlicher machen kann 😉 Für den Programmcode kann ich allerdings auch keine Garantie übernehmen, in meinen Tests hat es funktioniert, aber was heißt das schon 😉
Buchtipp
Ich ergänze hier mal noch einen Buchtipp für Java fürs Studium. Und das tue ich auch nur, weil ich selten von einem Lehrbuch so brutal begeistert war. Auch wenn es echt teuer ist, mich hat es komplett durch Prog 2 begleitet, mir doch eine 1 verschafft und mega Spaß gemacht:
Es handelt sich um Java von Kopf bis Fuss (Amazon Link).
greg
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