رمزنگاری کلاسیک
انواع رمزنگاری‌های کلاسیک > رمزگذاریهای جایگزینی

در رمزنگاری جایگزین، حروف (یا گروهی از حروف) بطور اصولی در سراسر پیام با حروفی دیگر (یا گروه‌هایی از حروف) جایگزین می‌شوند.
یکی از شناخته شده‌ترین مثال‌ها برای رمز جایگزینی، رمز سزار است. برای رمزگذاری یک پیام با رمز سزار، هر حرف از متن با حرف سوم بعد از آن در الفبا جایگزین می‌شود. از این رو، A با B , D با C , E با F و… جایگزین می‌شود. در نهایت، نهایت Z,Y,X به ترتیب با C,B,Aجایگزین می‌شوند؛ بنابراین، برای مثال، "WIKIPEDIA" به شکل "ZLNLSHGLD" رمزگذاری می‌شود. سزار هر حرف را با ۳ حرف بعدی خود جایگزین کرد، اما هر عدد به همان صورت نمایش می‌یافت.
یک روش دیگر رمزگذاری جایگزینی مبتنی بر یک کلمه کلیدی است. تمام فواصل و حروف تکراری از یک کلمه یا عبارت حذف می‌شوند، چیزی که رمزگذار بعنوان شروع رمز الفبایی از آن استفاده می‌کند. پایان الفبای رمزنگاری بقیه الفبای به ترتیب بدون تکرار حروف در کلمه کلیدی می‌آیند. برای مثال، اگر کلمه کلیدی CIPHER باشد، الفبای رمزگذاری به این شکل خواهد بود:
| 0 | 1 |
| --- | --- |
الفبای عادی: a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z
الفبای رمزگذار: c i p h e r a b d f g j k l m n o q s t u v w x y z
مثالهای قبلی همگی، نمونه‌هایی از رمزنگاری‌های جایگزینی تک الفبایی است که در آن‌ها فقط از یک الفبای رمز استفاده شده‌است. همچنین می‌توان از رمزهای جایگذینی چندالفبایی که در آن از چندین الفبای رمز استفاده می‌شود، استفاده کرد. در این حالت رمزگذار حداقل دو یا چند الفبای رمزنگاری را با استفاده از تکنیک انتخابی اش، تشکیل می‌دهد و سپس پیامش را رمزگذاری می‌کند. رمز الفبایی پشت سرهم از همهٔ حروف یا لغات استفاده می‌کند که این کار رمزگشایی پیام را بسیار سخت‌تر می‌کند زیرا رمزگشا باید همهٔ الفبای رمزنگاری را تشخیص دهد.
یکی دیگر از مثال‌های رمزنگاری جایگزینی چند الفبایی که رمزگشایی آن بسیار دشوارتر است، مربع ویژنر، یک روش رمزگذاری نوآورانه است. برای استفاده از مربع ویژنر، ۲۶ الفبای رمزنگاری مختلف وجود دارد که برای رمزگذاری متن استفاده می‌شود. در این حالت هر الفبای رمزنگاری به نوعی تعویض حروف اصلی با استفاده از همان جایگزینی سزار است. در واقع مربع ویژنر به این صورت است:
ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTU VWXYZ
 BCDEFGHIJKLMNOPQRSTUV WXYZA
 CDEFGHIJKLMNOPQRSTUVW XYZAB
 DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWX YZABC
 EFGHIJKLMNOPQRSTUVWXY ZABCD
 FGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ ABCDE
 GHIJKLMNOPQRSTUVWXYZA BCDEF
 HIJKLMNOPQRSTUVWXYZAB CDEFG
 IJKLMNOPQRSTUVWXYZABC DEFGH
 JKLMNOPQRSTUVWXYZABCD EFGHI
 KLMNOPQRSTUVWXYZABCDE FGHIJ
 LMNOPQRSTUVWXYZABCDEF GHIJK
 MNOPQRSTUVWXYZABCDEFG HIJKL
 NOPQRSTUVWXYZABCDEFGH IJKLM
 OPQRSTUVWXYZABCDEFGHI JKLMN
 PQRSTUVWXYZABCDEFGHIJ KLMNO
 QRSTUVWXYZABCDEFGHIJK LMNOP
 RSTUVWXYZABCDEFGHIJKL MNOPQ
 STUVWXYZABCDEFGHIJKLM NOPQR
 TUVWXYZABCDEFGHIJKLMN OPQRS
 UVWXYZABCDEFGHIJKLMNO PQRST
 VWXYZABCDEFGHIJKLMNOP QRSTU
 WXYZABCDEFGHIJKLMNOPQ RSTUV
 XYZABCDEFGHIJKLMNOPQR STUVW
 YZABCDEFGHIJKLMNOPQRS TUVWX
 ZABCDEFGHIJKLMNOPQRST UVWXY
برای استفاده از مربع ویژنر برای رمزگذاری یک پیام، ابتدا هر کلمهٔ کلیدی را که می‌خواهید استفاده کنید،انتخاب می‌کنید و سپس آن را آنقدر تکرار می‌کنید تا طولش به طول پیغامی باشد که می‌خواهید رمزگذاری کنید، برسد. اینطور بگوییم که ما از LEMON به عنوان کلید واژه استفاده می‌کنیم. هر حرف از کلمه کلیدی تکرار شده به شما می‌گوید که از چه رمز (کد) برای رمزگذاری هر حرف استفاده کنید. الفبای رمزگذاری شده در ردیف دوم از B برای A و C برای B و… استفاده می‌کند. این الفبای رمزگذاری شده "B" باشد. هر الفبای رمزگذاری با اولین حرفی که در آن موجود است نامگذاری شده‌است. به عنوان مثال، اگر شما یک کلمه کلیدی LEMON را دارید و پیامی که می‌خواهید رمزگذاری کنید ATTACKATDAWN است شما باید اینگونه عمل کنید:
| 0 | 1 |
| --- | --- |
متن ساده: ATTACKATDAWN
کلید: LEMONLEMONLE
متن رمزنگاری شده: LXFOPVEFRNHR
برخی از رمزگذاری‌های جایگزینی از اعداد به جای حروف استفاده می‌شود. نمونه ای از این رمزگذاری عالی است که در آن از اعداد برای جایگزینی حروف استفاده می‌شود. رمزگذاری جایگزینی عددی دیگری نیز وجود دارد که شامل چهار عدد مختلف، دو عدد انتخابی برای یک حرف وجود دارد که بر اساس یک کلمه کلیدی است.
به جای اعداد، از نمادها نیز می‌توان برای جایگزینی حروف یا هجا استفاده کرد. یک نمونه از این الفبای زودیاک است، که در آن از نمادهای زودیاک برای نشان دادن حروف مختلف استفاده شده‌است. به عنوان مثال، نمادهای خورشید برای A، مشتری برای B ایستاد، و کیوان برای C استفاده می‌شود. همچنین می‌توان از نقاط، خطوط یا خط تیره‌ها هم استفاده کرد، یکی از نمونه‌ها کد مورس است که در واقع نمی‌توان آن را رمزنگاری به حساب آورد، اما از نقاط و خطهای تیره به عنوان حروف استفاده می‌شود. رمزنگاری pigpen از یک سیستم شبکه ای یا خطوط و نقاط برای نمادگذاری حروف استفاده می‌شود. روش‌های مختلف دیگری نیز وجود دارد که شامل جایگزین کردن حروف الفبا با نمادها یا نقاط و خط تیره است.