Polyalphabetic Substitution Cipher
ไซเฟอร์แทนที่ที่ใช้ หลาย Alphabets (หลาย Mapping) สลับกันใช้ ตำแหน่งของตัวอักษรในข้อความกำหนด Alphabet ที่ใช้
หลักการทำงาน
- แทนที่ Monoalphabetic: 1 Plaintext Letter → 1 Ciphertext Letter (คงที่)
- Polyalphabetic: 1 Plaintext Letter → หลาย Ciphertext Letters (ขึ้นกับตำแหน่ง)
- ซ่อน Frequency Distribution ของภาษา → ทน Frequency Analysis
ประวัติศาสตร์
- Alberti Cipher (1467): Leon Battista Alberti, ใช้ Cipher Disk สลับ Alphabet ด้วยตัวใหญ่ใน Ciphertext
- Vigenère Cipher (1586): Blaise de Vigenère, ยอดนิยมนาน 300 ปี "Le Chiffre Indéchiffrable"
Vigenère Cipher (ตัวอย่างยอดนิยม)
การเข้ารหัส
- Keyword: 如 "KEY" → K E Y K E Y K E Y... (ซ้ำจนครบความยาว Plaintext)
- แต่ละตัวอักษร Keyword ให้ Shift Value (A=0, B=1, ..., Z=25)
- Cᵢ = (Pᵢ + Kᵢ) mod 26
Vigenère Square (Tabula Recta)
ตาราง 26×26 แถว = Shift (Key), คอลัมน์ = Plaintext, เซลล์ = Ciphertext
ตัวอย่าง
Plaintext: ATTACKATDAWN
Keyword: LEMONLEMONLE
Ciphertext: LXFOPVEFRNHR
การโจมตี Vigenère
- Kasiski Examination (1863): หาความยาว Keyword จาก Repeated Sequences
- Friedman Test (Index of Coincidence): ประมาณความยาว Keyword ทางสถิติ
- Frequency Analysis ต่อ Column: แยก Ciphertext เป็น Columns ตามความยาว Keyword → แต่ละ Column เป็น Monoalphabetic → แตกได้
สเตกาโนกราฟีสมัยใหม่ (Modern Stream Ciphers)
Polyalphabetic Cipher สมัยใหม่ = Stream Cipher
- Keystream Generator: สร้าง Keystream จาก Key + IV (Nonce)
- Ciphertext = Plaintext ⊕ Keystream
- ตัวอย่าง: ChaCha20, AES-CTR, AES-GCM
- ต้องการ: Keystream ไม่ซ้ำ (Unique Nonce/IV ต่อ Key)
สรุป
Polyalphabetic แก้ปัญหา Frequency Analysis ของ Monoalphabetic แต่ Vigenère แตกได้ด้วย Kasiski/Friedman Stream Ciphers สมัยใหม่ (ChaCha20, AES-CTR) เป็น Polyalphabetic ที่ปลอดภัยจริง (ถ้าใช้ Nonce ถูกต้อง)
