Yerine koyma şifrelemesi
Türler > Çok alfabeli (Polyalphabetic)

Ana madde: Çok alfabeli şifreleme
Al-Qalqashandi'nin (1355-1418), Ibn al-Durayhim'in (1312-1359) daha önceki çalışmalarına dayanan çalışması, şifrelerin ikame ve transpozisyonunun ilk yayınlanmış tartışmasını ve her bir düz metin harfine birden fazla ikame atanan bir polifabetik şifrenin ilk tanımını içeriyordu. Polialfabetik ikame şifreleri daha sonra 1467 yılında Leone Battista Alberti tarafından diskler şeklinde tanımlanmıştır. Johannes Trithemius, Steganographia (Eski Yunanca "gizli yazı", "hidden writing") adlı kitabında artık daha standart olan tablo formunu tanıtmıştır (aşağıya bakınız; yaklaşık 1500, ancak çok daha sonrasına kadar yayınlanmamıştır). Karışık alfabeler kullanan daha sofistike bir versiyon 1563 yılında Giovanni Battista della Porta tarafından De Furtivis Literarum Notis (Latince "Yazıdaki gizli karakterler üzerine", "On concealed characters in writing") adlı kitabında tanımlanmıştır.
Polialfabetik bir şifrelemede birden fazla şifre alfabesi kullanılır. Şifrelemeyi kolaylaştırmak için, tüm alfabeler genellikle geleneksel olarak "tablo" olarak adlandırılan büyük bir tablo içine yazılır. Tablo genellikle (İngilizce alfabe temel alındığında) 26×26'dır, böylece 26 tam şifreli metin alfabesi kullanılabilir. Tabloyu doldurma ve bir sonraki aşamada hangi alfabenin kullanılacağını seçme yöntemi, belirli bir polifabetik şifreyi tanımlar. Yeterince büyük düz metinler için ikame alfabeleri tekrarlandığından, bu tür şifrelerin kırılması sanıldığından daha kolaydır.
En popüler olanlardan biri Blaise de Vigenère'inkiydi. İlk olarak 1585 yılında yayınlanan bu şifre 1863 yılına kadar kırılamaz olarak kabul edilmiş ve gerçekten de yaygın olarak le chiffre indéchiffrable (Fransızca "çözülemez şifre", "indecipherable cipher") olarak adlandırılmıştır.
Vigenère şifrelemesinde, tablonun ilk satırı açık metin alfabesinin bir kopyası ile doldurulur ve sonraki satırlar basitçe bir sıra sola kaydırılır. (Böyle basit bir tabloya tabula recta denir ve matematiksel olarak düz metin ve anahtar harflerin eklenmesine karşılık gelir, İngilizce alfabe kullanımı nedeniyle modulo 26.) Daha sonra hangi şifreli metin alfabesinin kullanılacağını seçmek için bir anahtar sözcük kullanılır. Anahtar kelimenin her harfi sırayla kullanılır ve sonra baştan tekrarlanır. Yani anahtar kelime 'CAT' ise, düz metnin ilk harfi 'C' alfabesi altında, ikincisi 'A' altında, üçüncüsü 'T' altında, dördüncüsü yine 'C' altında şifrelenir ve bu böyle devam eder. Uygulamada, Vigenère anahtarları genellikle birkaç kelime uzunluğunda ifadelerdi.
1863 yılında Friedrich Kasiski, Vigenère şifreli bir mesajdaki anahtar kelimenin uzunluğunun hesaplanmasını sağlayan bir yöntem (muhtemelen Kırım Savaşı'ndan önce Charles Babbage tarafından gizlice ve bağımsız olarak keşfedilmiştir) yayınladı. Bu yapıldıktan sonra, aynı alfabe altında şifrelenmiş şifreli metin harfleri seçilebilir ve bir dizi yarı bağımsız basit ikame olarak ayrı ayrı saldırıya uğrayabilirdi - bir alfabe içinde harflerin ayrılmış olması ve tam kelimeler oluşturmaması nedeniyle karmaşık, ancak genellikle bir tabula recta kullanılmış olması nedeniyle basitleştirilmiştir.
Bu nedenle, bugün bile, tabloda karışık alfabeler kullanılıyorsa, anahtar kelime rastgele ise ve toplam şifreli metin uzunluğu anahtar kelime uzunluğunun 27,67 katından azsa, Vigenère tipi bir şifrenin kırılması teorik olarak zor olmalıdır. Bu gereksinimler pratikte nadiren anlaşılır ve bu nedenle Vigenère şifreli mesaj güvenliği genellikle olabileceğinden daha azdır.
Diğer önemli polialfabetik şifreler şunlardır:
Gronsfeld şifresi: Bu, sadece 10 alfabe kullanılması ve bu nedenle "anahtar kelime"nin sayısal olması dışında Vigenère ile aynıdır.
Beaufort şifresi: Bu, pratikte Vigenère ile aynıdır, ancak tabula recta matematiksel olarak ciphertext = key - plaintext'e eşdeğer olan geriye doğru bir tabula recta ile değiştirilir. Bu işlem kendi kendini tersine çevirir, yani aynı tablo hem şifreleme hem de şifre çözme için kullanılır.
Otomatik anahtar şifresi (autokey cipher): Periyodikliği önlemek için düz metni bir anahtarla karıştırır.
Çalışan anahtar şifresi (running key cipher): Anahtar, bir kitaptan veya benzer bir metinden bir pasaj kullanılarak çok uzun hale getirilir.
Modern kesintisiz şifrelemeler (İngilizce: stream cipher), yeterince soyut bir bakış açısıyla, tüm çabanın anahtar akışını (İngilizce: keystream) olabildiğince uzun ve öngörülemez hale getirmek için harcandığı bir polifabetik şifre biçimi olarak da görülebilir.