Substitutieversleuteling

Monoalfabetische substitutie vervangt gedurende de hele encryptie elke letter van het klaarschrift met een vooraf vastgesteld substituut. Historische voorbeelden hiervan zijn het Caesarcijfer en atbash. Er zijn verscheidene variaties op deze twee methoden en totdat Arabische wiskundigen in de 9e eeuw de techniek van frequentieanalyse ontdekten werden ze als onbreekbaar beschouwd. Naast de twee genoemde is ook het rozenkruisersgeheimschrift een voorbeeld van monoalfabetische substitutie.

Een belangrijke ontwikkeling om de frequentieanalyse tegen te gaan was de homofone substitutie. Hierbij worden in het versleutelingsalfabet meer symbolen gebruikt dan in het alfabet van het klaarschrift. De veel voorkomende letter E kan bijvoorbeeld vervangen worden door drie substituten, bijvoorbeeld de getallen 5, 31 en 57. Veel voorkomende letters krijgen bij homofone substitutie meer substituten dan minder vaak voorkomende. De frequentieverdeling van de versleutelde tekst wordt als gevolg daarvan plat, omdat elk substituut ongeveer even vaak voorkomt.

Een uitgebreidere variant van homofone substitutie is de nomenclatuur.[1] Hier wordt het gebruikt in combinatie met een codeboek waarin veel voorkomende namen en begrippen een eigen substituut krijgen. Een voorbeeld hiervan is het Grote Geheimschrift van Lodewijk XIV.

Bij polygrafische substitutie worden de letters in combinatie vervangen in plaats van per letter. Dit was een belangrijke ontdekking tegen frequentieanalyse. De oudst bekende verhandeling van polygrafische substitutie komt uit 1586 beschreven in de furtivis literarum notis van Giambattista della Porta. Felix Delastelle publiceerde over verscheidene polygrafische versleutelingen zoals het bifid-, het trifid- en het vier-vierkantencijfer. Een ander bekend voorbeeld van polygrafische subtitutie is het playfaircijfer.

Vigenèretabel

Bij polyalfabetische substitutie wordt gebruikgemaakt van meerdere versleutelingsalfabetten, veelal in de vorm van tabellen. De oudst bekende omschrijving van polyalfabetische substitutie stamt uit 1463 en komt van Leone Battista Alberti, in omstreeks 1500 gevolgd door een beschrijving in het werk Steganographia van Johannes Trithemius. In 1563 wordt in De Furtivis Literarum Notis van Giambattista della Porta een meer complexe manier met een gemengd alfabet omschreven. Het meest bekende werk aangaande polyalfabetische substitutie komt echter van Blaise de Vigenère. Zijn Vigenèrecijfer heeft lang bekendgestaan als le chiffre indéchiffrable (Frans: het onontcijferbare geheimschrift).

• Geheimschriften en codes - D.T. Moore / M. Waller
• Cryptanalysis - a study of ciphers and their solution - H.F. Gaines ISBN 0-486-20097-3