QR-Code per Hand entschlüsseln!

Ich habe mir einen experimentellen Zweitkanal erstellt. Auf Englisch. Aber erzähl es keinem weiter. Luz und Casu haben vor kurzem in der Brainfuck-App gefragt, wie denn QR-Codes funktionieren. Und da man die mittlerweile überall findet, sei es zu Werbezwecken, auf Fahrscheinen oder am Halsband des eigenen Haustieres, zeige ich euch heute, wie man an den Inhalt dieses mysteriösen Konstrukts auch ohne Scanner kommt. Viel Spaß beim Lesen-Lernen 2.0. Bereits 1994 vom japanischen Automobilzulieferer Denso Wave entwickelt, kommt der Quick Response, kurz QR-Code, seit 2007 in Europa zum Einsatz. Dieser zweidimensionale Code kann Informationen in Form eines einfachen Textes, einer URL, E-Mail, Telefonnummer und vielem mehr enthalten. Die quadratische Matrix, die sich wiederum aus weißen und schwarzen Quadraten zusammensetzt, kann eine Kantenlänge von 21 bis 177 Quadraten einnehmen. Eine maximale Speichergröße von rund 3 Megabyte oder 4269 alphanumerischen Zeichen wird damit erreicht. Das Skript für dieses Video hätte also nahezu in einem einzigen QR-Code Platz. So viel zumindest zum herkömmlichen QR-Code. Anders sieht das nämlich bei den diversen Abwandlungen aus. Dazu genannt sei der Design-QR-Code, bei dem eine Grafik, z.B. ein Markenlogo, maximal 30% des Codes verdeckt. 30% deshalb, weil die Fehlerkorrektur eines QR-Codes bis zu 30% Codeverlust toleriert. Anders ist das bei Frame-QR, das eine zusätzliche Zeichenfläche enthält, die auch ohne Inanspruchnahme der Fehlerkorrektur benutzt werden kann. Der Micro-QR-Code hingegen ist auf minimale Abmessungen getrimmt und enthält auch nur ein Orientierungsmuster, dazu aber gleich mehr. Der Secure-QR-Code enthält eine zusätzliche Verschlüsselung und ist nur mit einem Schlüssel dekodierbar. Und zuletzt der I-QR-Code, der eine optimierte Variante darstellt. Zusätzlich quadratische Darstellung möglich, eine erhöhte maximale Größe und dabei 30% kleiner und eine Fehlerkorrektur, die bis zu 60% Codeverlust verzeiht. Wow! Doch wie sind die Daten nun im QR-Code verpackt und wie zur Hölle soll man daraus irgendetwas ablesen? Das zeige ich euch jetzt. Das ist unser QR-Code, eine scheinbar zufällige Anordnung von schwarzen und weißen Quadraten. Dem ist aber natürlich nicht so. Jede Struktur hat eine ganz bestimmte Funktion. Die drei Muster in den Ecken zum Beispiel sind für die Erkennung des Codes durch Scanner oder Handykamera notwendig. Und die befinden sich in nur drei Ecken, damit gleichzeitig die korrekte Ausrichtung erkannt werden kann. Und diese zwei Spuren, die aus abwechselnden weißen und schwarzen Feldern bestehen, erkennt das Lesegerät, um die Größe des QR-Codes zu bestimmen. In einem Abstand von einem Feld zu den Orientierungsmustern befinden sich diverse Informationen zum Format und der Fehlerkorrektur, teilweise doppelt, wovon uns aber nur dieser Bereich interessiert, welch man zusätzlich hier findet. Der dreistellige Code gibt Auskunft über die verwendete Maske, die über der eigentlichen Information liegt. Eine solche Maske kommt deshalb zum Einsatz, damit ein gleichmäßigeres Muster entsteht und große weiße und schwarze Bereiche und sogar Bereiche, die dem Orientierungsmuster ähneln, vermieden werden. In unserem Fall besagt dieses Muster, dass jede dritte Spalte von rechts beginnend invertiert werden muss. Machen wir das mal. Alle schwarzen Felder werden weiß und alle weißen Felder werden schwarz. Und nun sieht man zum ersten Mal die reine Information, die im QR-Code enthalten ist, und zwar in binärer Darstellung. Schwarz steht für 1 und weiß für 0. Falls ihr mit dem binären System nichts anfangen könnt, kann ich euch ein Video zum Binärsystem empfehlen, das in Zusammenarbeit mit TheSimpleMath entstanden ist. Doch selbst wenn man die binäre Darstellung kennt, wissen wir noch nicht, wo sich welche Informationen befinden und in welcher Richtung die Einsen und Nullen zu lesen sind. Glücklicherweise geschieht das nach einem bestimmten Muster, welches hier zu sehen ist. Angewendet sieht das im vorliegenden Fall dann folgendermaßen aus. Der erste Viererblock, ausgehend von rechts unten, gibt zunächst die Info, wie die binären Blöcke zu interpretieren sind. Hier steht die 0100 für eine Byte-Codierung, weshalb wir eine sogenannte ASCII-Tabelle zum Übersetzen nutzen können. Der nächste Block gibt Auskunft über die Länge der Information. 00001000 steht für die dezimale 8, also gibt es 8 Zeichen zu entschlüsseln. Da die restlichen Blöcke nur aufgefüllt werden bzw. aus Fehlerkorrektur bestehen, beachten wir diese nicht weiter. Jetzt geht es endlich zur Entschlüsselung der tatsächlichen Information. Im ersten Block steht 01001000. Schaut man in die besagte ASCII-Tabelle, erfährt man, dass diese binäre Folge für den Buchstaben H steht. Im nächsten Block steht 01100101 für ein kleines e. 01110101 für u. 01110010 für r. 01100101 wieder für e. 01100101 für k. 01100001 für a. 01100001 für ein Ausrufezeichen. Ergibt HEUREKA! Wir haben den Inhalt des QR-Codes gefunden. Hättet ihr gedacht, dass es doch so einfach ist, einen QR-Code zu entschlüsseln? Probiert es doch selbst mal mit diesem Code hier aus. Alle Hilfsmittel, die ich hier verwendet habe, findet ihr in der Infobox, wie auch den QR-Code. Viel Spaß beim Rumtüfteln und dann sehen wir uns im nächsten Video oder ihr schaut mal bei meinem experimentellen Zweitkanal vorbei. See ya!