Mathematik Abitur
Codierung mit Matrizen

Mithilfe von Matrizen und deren Multiplikation können Nachrichten verschlüsselt werden.
Das der Verschlüsselung zugrunde liegende Prinzip ist dabei folgendes:
(1) Den Buchstaben des Alphabets werden eineindeutig Ziffern bzw. Ziffernpaare zugeordnet.
(2) Die so entstandene Ziffernfolge zerlegt man in Kolonnen zu zwei, drei oder mehr Elementen, die als Zeilenvektoren aufgefasst werden.
(3) Dieser Ausgangsvektor wird mit einer entsprechenden Codierungsmatrix C von rechts multipliziert.
(4) Es entsteht wieder ein Zeilenvektor , der die codierte Nachricht transportiert.
(5) Beim Empfänger wird der Vektor mit dem Inversen wiederum von rechts multipliziert und so die ursprüngliche Ziffernfolge wieder hergestellt.

Wir demonstrieren die Vorgehensweise an einem Beispiel:
Der Satz Es gelingt gut soll verschlüsselt und entschlüsselt werden.
(1) Bilden der Ziffernfolge
Die Zuordnung von Ziffern erfolgt anhand nachstehender Tabelle.

A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
N
O
P
Q
R
S
T
U
V
W
X
Y
Z
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26

Damit ergibt sich:

(2) Bilden der Zeilenvektoren


(3) Multiplikation mit der Codierungsmatrix C
Es sei Damit erhalten wir:

(4) Übertragung
Die bei (3) entstande Ziffernfolge

wird nun übertragen.

(5) Decodierung
Der Empfänger decodiert die Nachricht durch Multiplikation mit der inversen Matrix, hier mit Dadurch ergibt sich:

Der Empfänger erhält damit folgende Ziffernfolge mit entsprechender Zuordnung der Buchstaben:


Damit ist die ursprüngliche Buchstabenfolge wieder hergestellt und die Nachricht entschlüsselt.

Verwandte Themen
© Bibliographisches Institut & F. A. Brockhaus AG, Mannheim und DUDEN PAETEC GmbH, Berlin. Alle Rechte vorbehalten. www.schuelerlexikon.de