A többalfabetikus rejtjelek kifejlesztésének szükségessége 850-ben merült fel Al-Kindi „ Traktat a kriptográfiai üzenetek megfejtéséről ” című munkája után . A kriptográfiai módszerek mellett megjelentek a kriptoanalízis módszerei is . Mindkét irány ugyanazokat a tárgyakat vizsgálja, de más-más szögből.
Az egyszerű helyettesítő titkosítás régóta elegendő a titoktartáshoz. De a 15. század elejére, amikor az akkori kriptoanalitikusok már könnyen feltörték az üzeneteket egy egyszerű helyettesítő titkosítással, megbízhatóbb titkosítást kellett keresni. Az erősebb titkosítást Leon Battista Alberti művész, zeneszerző, költő és filozófus fejlesztette ki . Barátja, Leonardo Dato javaslatára, aki a pápa titkáraként szolgál, Albertit érdekelte egy új rejtjel létrehozásának ötlete. Alberti a Rejtjelekről szóló traktátusában (1466) azt javasolta, hogy ne egy titkosítási ábécét használjanak a titkosításhoz, hanem kettőt vagy többet. A titkosítás során az egyik titkosító ábécé egy másikat váltott fel [1] .
Ezenkívül Alberti munkái alapján néhány fejlesztést eszközölt Johann Trithemius német apát , az 1518-ban megjelent első nyomtatott kriptográfiás könyv, a „Poligráfia” szerzője. A titkosításon Giovanni Porta olasz tudós is dolgozott, aki a rejtjelek létrehozása mellett a többalfabetikus rejtjelek feltörésével is foglalkozott . Amikor Port 28 éves volt (1563), megírta On Secret Correspondence című könyvét, amelyben leírta az összes ismert rejtjelrendszert.
A titkosírás végső formáját, amelyen Alberti, Trithemius és Porta egy évszázadon át dolgozott különböző időpontokban, Blaise de Vigenère francia diplomata árulta el . Ma ezt a többalfabetikus titkosítást mindenki Vigenère-rejtjelként ismeri . Munkája miatt Vigenere-nek folyamatosan titkosítással kellett foglalkoznia, de nyugdíjazásáig nem volt ideje foglalkozni a kriptográfia tanulmányozásával. Így 1586-ban Vigenère bemutatta a titkosítás végleges változatát III. Henrik franciaországi megbízásának. Charles Lutwidge Dodgson , a neves író és matematikus feltörhetetlennek nevezte a Vigenère-rejtjelet The Alphabet Cipher című írásában ; ezt a titkosítást még 300 évig annak tekintették.
A Vigenère-rejtjel azonban nem volt olyan népszerű, mint a helyettesítő rejtjel. Ennek pedig a következő okai voltak: a Vigenère-rejtjel használatához modern számítógépek és speciális berendezések nélkül órákat kellett tölteni az üzenetek dekódolásával és titkosításával. Ezért népszerűek voltak az úgynevezett homofon titkosítások , amelyek könnyebben használhatók, bár nem olyan megbízhatóak, mint a Vigenère-rejtjel.
A Vigenère-rejtjel rendkívül ellenálló volt a „kézi” repedésekkel szemben. Ezt az elképzelést megcáfolták, miután Kasiski a 19. században teljesen feltörte a rejtjelet, bár ismertek olyan esetek, amikor néhány tapasztalt kriptoanalitikus megtörte ezt a rejtjelet már a 16. században.
A Vigenère rejtjelező elég egyszerű ahhoz, hogy terepen is használható legyen, különösen, ha rejtjellemezeket használnak. Például a Konföderáció egy réz rejtjellemezt használt a Vigenère-rejtjelhez az amerikai polgárháború során . A konföderációs üzenetek távolról sem voltak titkosak, és az üzeneteket rendszeresen feltörték ellenfeleik. A Konföderációs parancsnokság fő sebezhetősége az volt, hogy csak három kulcsmondatot használtak: "Manchester Bluff", "Complete Victory" és - ahogy a háború a végéhez közeledett - "Come Retribution".
Charles Babbage és Friedrich Kasiski matematikusok több éves különbséggel dolgoztak egy dekódolási módszer kifejlesztésén. Munkájuk eredménye szinte megegyezik, csakhogy Kasiski szigorúan megfogalmazta a Vigenère-rejtjel feltörését, míg Babbage feltörése csak a naplója lapjain maradt meg.
Charles Babbage angol matematikus sokoldalú személyiség volt, aki a tudomány és a technológia számos területén dolgozott. Mire kézbe vette a Vigenère-rejtjelet, sok kriptoanalitikus feladta a megfejtési kísérletet. A tanulmány indítását J. Thwaites bristoli fogorvossal 1854-ben folytatott vita adta. Utóbbi azt állította, hogy új titkosítást készített, amelyet nem lehetett feltörni, és megpróbálta szabadalmaztatni. Babbage azt állította, hogy ez a rejtjel több évszázada létezik. A vita folyamata vezette Babbage-t arra a következtetésre, hogy meg kell próbálni megtörni a Vigenère-rejtjelet.
A rejtjel összetettsége abban rejlik, hogy minden betűt az új ábécé több betűje is kódolhat - ezért az eredetileg azonos szavak eltérően nézhetnek ki. De ha egy szó a szövegben többször előfordul, akkor előfordulhat, hogy ennek a szónak a rejtjelkódja bizonyos esetekben ugyanaz lesz. E feltevés alapján kezdte Babbage munkáját.
Babbage ugyanabban az 1854-ben ért el sikert a Vigenère-rejtjel feltörésében, de nem publikálta kutatásait, és senki sem tudott a felfedezésről. Ez a tény csak a 20. században vált ismertté, amikor a tudósok elemezték Babbage számos feljegyzését. Két változat létezik, hogy Babbage miért nem jelentette be az eredményét. Az első verzió szerint a brit titkosszolgálat azt követelte, hogy Babbage tartsa titokban munkáját, mert ezzel egyértelmű előnyhöz jutott Nagy-Britannia a krími háborúban ellenségével, Oroszországgal szemben . A második változat szerint "volt egy olyan szokása, hogy jelentős és ígéretes vállalkozásokat befejezetlenül hagyott, és nem számolt be felfedezéseiről" [2] .
Függetlenül Babbage-től , Friedrich Wilhelm Kasiski talált rá módot a Vigenère-rejtjel feltörésére , aki 1863-ban publikálta a Die Geheimschriften und die Dechiffrirkunst (Rejtjelírás és a megfejtés művészete) című könyvében. Ez a kiadvány volt akkoriban az egyetlen, amely algoritmusokat írt le a többalfabetikus rejtjelek feltörésére. Ez tekinthető a kiindulópontnak az ilyen típusú titkosítások feltörésének történetében. A feltörő algoritmus ma Kasiska-módszerként ismert .
Fabian ezredes a Németország elleni amerikai háború kezdete után átadta kriptográfiai laboratóriumát a kormánynak. William Frederick Friedman volt a felelős a felderítő csapatok kiképzéséért, egyik asszisztense pedig felesége, Elizabeth Friedman kriptográfus volt . Friedman 1917 végére már lefektette az alapot 7 kriptográfiáról szóló monográfia formájában, amelyek lendületet adtak a fontosabb felfedezéseknek. Így 1920- ban megjelent a The Riverbank Publications , amely alapvetőnek számít ebben a tudományágban. Ugyanebben az évben jelenik meg a kriptográfia történetének egyik legfontosabb publikációja, a The Index of Coincidence and its Applications in Cryptography . Ebben a cikkben Friedman bevezeti a " koincidencia index " fogalmát, és módszertant javasol a véletlenek kiszámítására. Friedman egy kapcsolódó publikációban leír egy módszert a gamma periódusának meghatározására a Vigenère-rejtjelben, és bemutat egy kulcsnélküli megfejtési módszert is, amely nem kiegyenlíthető gammát használ (Fridman-teszt, 1925). Ez volt a valószínűségi-statisztikai módszerek első sikeres demonstrációja a kriptográfiában [3] .