Vigenèren salakirjoitus

Vigenèren salakirjoitus on kuuluisa salakirjoitus, joka käyttää useita salausaakkostoja, minkä ansiosta se kestää paljon paremmin klassisen frekvenssianalyysin.

Salauksen ja purun periaate

Salauksen kulku voidaan selittää Caesarin salakirjoituksen avulla. Vigenèren salakirjoituksen avain on mikä tahansa sana, joka koostuu englannin aakkoston kirjaimista, eli a—z. Avain voi siis olla esimerkiksi sana ”bcf”. Salaus tapahtuu niin, että kirjoitetaan selväteksti ja heti sen alle avain, jota toistetaan, kunnes se on yhtä pitkä kuin selvätekstikin. Selvätekstillä ”huomenta” se näyttäisi tältä:

Nyt kaikki selvätekstin kirjaimet salattaisiin Caesarin salakirjoituksella kyseisellä avaimella, eli samassa sarakkeessa olevalla avaimella. Caesarin salakirjoitus on siirtosalakirjoitus, ja avain kertoo, kuinka monta kirjainta selvätekstin kirjainta siirretään, mitattuna kirjaimesta ”a”. Kirjain ”b” tarkoittaa esimerkiksi yhden kirjaimen siirtoa aakkostossa ”oikealle”. Kirjain ”d” tarkoittaa kolmen kirjaimen siirtoa oikealle. Sana ”terve” salattaisiin Caesarin salakirjoituksella avaimella ”b” muotoon ”ufswf”.

Siinä missä Caesarin salakirjoituksessa koko teksti salataan yhdellä kirjaimella, Vigenèren salakirjoituksessa salataan tyypillisesti useammalla kirjaimella. Tekstin ”huomenta” salaus avaimella ”bcf” päätyisi siis tähän:

Ensimmäinen kirjain ”h” salattiin avaimella ”b”, eli yhden kirjaimen siirrolla, joten tulos on kirjain ”i”. Kirjain ”u” salattiin avaimella ”c”, eli kahden kirjaimen siirrolla, ja tulos on kirjain ”w”. Jne.

Purku tehdään aivan samalla tavalla, mutta kirjaimia ei siirretä ”oikealle” vaan ”vasemmalle”.

Vigenèren salakirjoituksen verkkotyökalu salaamiseen ja purkamiseen

Vigenèren neliö

Koko salauksen ja purun kulun voi selittää myös Vigenèren neliöllä, apuvälineellä, jota voi käyttää salauksen aikana. Vigenèren neliö on taulukko, jossa on 26 riviä ja 26 saraketta. Jokaiselle riville on kirjoitettu aakkoset, ja jokaisella rivillä ne on siirretty yhden kirjaimen verran:

Kun Vigenèren neliö on käytettävissä, salaus tapahtuisi seuraavasti: otettaisiin selvätekstin kirjain ja etsittäisiin rivi, jolla se on. Sitten otettaisiin avaimen kirjain ja etsittäisiin sarake. Salatekstin kirjain olisi tällöin vastaavan rivin ja sarakkeen kohdalla oleva kirjain.

Edellisessä esimerkissä salattiin ”huomenta” avaimella ”bcf”. Etsitään siis rivi, joka alkaa kirjaimella ”h”, ja sarake, joka alkaa kirjaimella ”b”. Tämän rivin ja sarakkeen leikkauskohdassa on kirjain ”i”, salatekstin tuloksena syntyvä kirjain.

Purussa edettäisiin päinvastoin. Jos haluttaisiin purkaa kirjain ”i” avaimella ”b”, etsittäisiin sarake ”b”, siitä rivi, jolla on kirjain ”i”, ja rivin alussa oleva kirjain olisi selvätekstin kirjain.

Vigenèren salakirjoituksen suurin vahvuus

Miksi Vigenèren salakirjoitus oli aikanaan niin vahva? Koska se vaikeutti huomattavasti klassista frekvenssianalyysiä. Esimerkiksi Caesarin salakirjoituksessa kaksi samaa selvätekstin kirjainta salataan samoiksi kirjaimiksi salatekstissä. Vigenèren salakirjoituksessa näin ei kuitenkaan käy, ainakaan aina.

Jos salattaisiin teksti ”Terve terve terve” avaimella ”stan”, saataisiin salateksti ”lxriw meenx trjoe”. Nähdään, että vaikka selväteksti sisältää kolme samaa sanaa, jokainen sana näyttää lopullisessa salatekstissä aivan erilaiselta. Keskimmäinen sana, ”meenx”, sisältää jopa kaksi kirjainta ”e”, mutta ne syntyivät kahdesta eri selvätekstin kirjaimesta: ”er”.

Avaimen valinta

Vigenèren salakirjoituksen turvallisuuteen vaikuttaa hyvin merkittävästi avaimen valinta. Siinä missä Caesarin salakirjoituksessa oli yhdentekevää, minkä kirjaimen valitsi, kunhan se poikkesi kirjaimesta ”a”, Vigenèren salakirjoituksessa eri avaimet johtavat eritasoiseen turvallisuuteen.

• Avain, joka koostuu vain yhdestä kirjaimesta, palauttaa Vigenèren salakirjoituksen takaisin Caesarin salakirjoitukseksi.
• Avain, joka koostuu useasta samasta kirjaimesta, esimerkiksi ”mmm”, johtaa jälleen Caesarin salakirjoitukseen.
• Lyhyellä avaimella salattu teksti on hyvin helppo murtaa.
• Riittävän pitkä salateksti, joka on salattu ei aivan lyhyellä avaimella (noin viisikymmentä merkkiä), on myös hyvin helppo murtaa. Tietokoneella se käy sekunneissa.
• Avaimella, joka on täysin satunnainen ja yhtä pitkä kuin itse teksti, salattua tekstiä on mahdoton murtaa.