I cifrari a sostituzione polialfabetica sono una categoria di cifrari in cui le lettere del testo in chiaro possono essere sostituite da più di una lettera cifrata, a seconda del contesto o della posizione della lettera.

Il cifrario di Vigenère è uno dei cifrari a sostituzione polialfabetica più noti e viene spesso utilizzato per illustrare questo concetto.

Cifrario di Vigenère (importante)

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Regole Vigeneré

$(Plaintext + Key) \mod 26 = Ciphertext$ (encryption)

$(Ciphertext - Key) \mod 26 = Plaintext$ (decryption)

(P + K) mod 26 = C

(C - K) mod 26 = P

(C - P) mod 26 = K

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Nel cifrario di Vigenère, viene utilizzata una chiave, spesso una parola o una frase, per determinare quale alfabeto cifrato utilizzare per ogni carattere del testo in chiaro. La chiave viene ripetuta ciclicamente per adattarsi alla lunghezza del testo in chiaro.

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Ad esempio, con la chiave KEY e il testo in chiaro HELLO:

Testo in chiaro:   **H** E L L O
Chiave:            **K** E Y K E
Alfabeto di Vigenère:
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
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 A
C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B
...
**H** I J K L M N O P Q **R** S T U V W X Y Z A B C D E F G
Testo cifrato:     **R** I X ? U

Nel primo carattere, H è cifrato usando il primo alfabeto cifrato determinato dalla lettera K della chiave. Il secondo carattere E è cifrato usando il secondo alfabeto cifrato determinato dalla lettera E della chiave, e così via. Si noti come la lettera L, che si ripete due volte di fila, ottenga due cifrature diverse, ossia X e ? , andando a rendere il testo cifrato molto più robusto nei confronti dagli attacchi statistici.

Caratteristiche dei Cifrari a Sostituzione Polialfabetica:

  1. Resistenza all'analisi delle frequenze: A differenza dei cifrari a sostituzione monoalfabetica, i cifrari polialfabetici sono più resistenti all'analisi delle frequenze. Poiché la stessa lettera può essere cifrata in modo diverso a seconda del contesto, le frequenze non forniscono un'indicazione chiara delle lettere originali.
  2. Complessità maggiore: La complessità dell'analisi e della crittoanalisi cresce notevolmente con la lunghezza della chiave. Se la chiave è lunga e casuale, il cifrario di Vigenère può offrire una sicurezza maggiore rispetto ai cifrari monoalfabetici.
  3. Vulnerabilità alla lunghezza della chiave: Tuttavia, se la chiave è breve o se è nota al crittoanalista, il cifrario di Vigenère può essere vulnerabile agli stessi tipi di attacchi degli altri cifrari.
  4. Utilizzo moderno: Anche se i cifrari a sostituzione polialfabetica sono stati ampiamente utilizzati in passato, soprattutto prima dell'avvento della crittografia moderna, sono generalmente considerati insicuri per applicazioni pratiche a causa delle loro vulnerabilità.

Nel contesto della crittografia moderna, si preferiscono approcci più avanzati come gli algoritmi a chiave simmetrica o asimmetrica, che offrono una sicurezza significativamente maggiore.