Substitusjonschiffer

Monoalfabetisk substitusjon er en metode for å kryptere klartekst ut i fra et sett av regler, hvor bokstavene i alfabetet byttes ut med hverandre. Ved monoalfabetisk substitusjon er disse reglene faste gjennom hele teksten, i motsetning til polyalfabetisk chiffer hvor det brukes flere chifferalfabet. Hvis man erstatter bokstavene i klartekstalfabetet ut fra et helt tilfeldig mønster vil nøkkelen til chifferet bli hele chifferalfabetet, som i eksempelet under. 

Tabell som viser et polyalfabetisk substitusjonsalfabet uten nøkkel:
Klartekstalfabet: ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVXYZÆØÅ
Chifferalfabetet: FJGQWHÅLKMZBVUCNXETRASYIOØÆN

Men siden det kan være upraktisk å gå og huske på slike lange, tilfeldige rekker med bokstaver, kan man benytte seg av egenproduserte nøkler, som man setter først i chifferalfabetet, og plasserer resten av alfabetet deretter. Det er viktig at det ikke er bokstaver som gjentar seg, da vil man få problemer med dekrypteringen. Når man velger slike enkle nøkler blir det lettere å huske, og mindre rom for feil. I eksempelet under er det ENIGMA som er nøkkelen. 

Tabell som viser et polyalfabetisk substitusjonsalfabet med nøkkel:
Klartekstalfabet: ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZÆØÅ
Chifferalfabetet: ENIGMABCDFHJKLOPQRSTUVWXYZÆØÅ

Siden monoalfabetisk substitusjon tillater alle omkastninger av det vanlige alfabetet, ender vi opp med betraktelig flere nøkler enn ved Cæsarchifferet, nemlig 29! som er lik 8 841 761 990 000 000 000 000 000 000 000 mulige nøkler (sett ut fra det norske alfabetet), rundt 217 bits. (Bits er en betegnelse som brukes for å si hvor mange siffer tallet består av når det er skrevet med binærtall. Dette brukes ofte for å fortelle sikkerheten til nøkkelen i et chiffersystem. Jo større nøkkellengde, jo sikrere system). Selv om dette er betraktelig flere nøkler en Cæsar-chifferet som kun hadde 28 nøkler, regnes det ikke som et særlig sterkt chiffer, og går nokså raskt å knekke om teksten har en grei lengde. Man har kommet frem til at minimum 30 tegn i en chiffertekst er det som kreves av informasjon for å kunne bli dechiffrert, selv om det er å foretrekke fler. Chifferet brytes, i likhet med Cæsar-chifferet, ved hjelp av frekvensanalyse. Frekvensanalyse er en oppdagelse som ble gjort i Østen på 8 -900-tallet ved å se på språket med en kombinasjon av lingvistikk og statistikk.

Kryptografi