प्रतिस्थापन सिफर

क्रिप्टोग्राफी में, प्रतिस्थापन सिफर एनक्रिप्टिंग करने की विधि है जिसमें प्लेन टेक्स्ट की इकाइयों को कुंजी की मदद से तथा परिभाषित विधि से सिफरटेक्स्ट से बदल दिया जाता है; "इकाइयां" एकल अक्षर (सबसे सामान्य), अक्षरों के जोड़े, अक्षरों के त्रिक, उपरोक्त के मिश्रण, और आगे भी हो सकते हैं। रिसीवर मूल संदेश निकालने के लिए उलटा प्रतिस्थापन प्रक्रिया करके टेक्स्ट को डिक्रिप्ट करता है।

प्रतिस्थापन सिफर की तुलना ट्रांसपोजिशन सिफर से की जा सकती है। ट्रांसपोजिशन सिफर में, प्लेन टेक्स्ट की इकाइयों को भिन्न और सामान्यतः अधिक जटिल क्रम में पुनर्व्यवस्थित किया जाता है, लेकिन स्वयं इकाइयों को अपरिवर्तित छोड़ दिया जाता है। इसके विपरीत, प्रतिस्थापन सिफर में, प्लेन टेक्स्ट की इकाइयों को सिफरटेक्स्ट में उसी क्रम में बनाए रखा जाता है, लेकिन स्वयं इकाइयों को बदल दिया जाता है।

प्रतिस्थापन सिफर कई प्रकार के होते हैं, यदि सिफर एकल अक्षरों पर संचालित होता है, तो इसे साधारण प्रतिस्थापन सिफर कहा जाता है; सिफर जो अक्षरों के बड़े समूहों पर काम करता है उसे पॉलीग्राफिक कहा जाता है। मोनोअल्फाबेटिक सिफर पूरे संदेश पर निश्चित प्रतिस्थापन का उपयोग करता है, जबकि पॉलीफैबेटिक सिफर संदेश में विभिन्न पदों पर कई प्रतिस्थापनों का उपयोग करता है, जहां प्लेन टेक्स्ट से इकाई को सिफरटेक्स्ट में कई संभावनाओं में से में मैप किया जाता है तथा यह इसके विपरीत भी हो जाता है।

कमियां
मुस्लिम अरब/इराकी वैज्ञानिक अबू युसूफ याकूब इब्न इशाक अल-किंदी द्वारा सरल प्रतिस्थापन सिफर को तोड़ने का पहला प्रकाशित विवरण 850 सीई के आसपास लिखे गए क्रिप्टोग्राफिक संदेशों को समझने पर पांडुलिपि में दिया गया था। जिस विधि का उन्होंने वर्णन किया उसे अब आवृत्ति विश्लेषण के रूप में जाना जाता है।

सरल
अलग-अलग एकल अक्षरों का प्रतिस्थापन-साधारण प्रतिस्थापन-प्रतिस्थापन का प्रतिनिधित्व करने के लिए वर्णमाला को किसी क्रम में लिखकर प्रदर्शित किया जा सकता है। इसे प्रतिस्थापन वर्णमाला कहा जाता है। सिफर वर्णमाला को स्थानांतरित या उलटा किया जा सकता है (क्रमशः सीज़र और एटबैश सिफर बनाना) या अधिक जटिल फैशन में तले हुए, इस स्थिति में इसे मिश्रित वर्णमाला या विक्षिप्त वर्णमाला कहा जाता है। परंपरागत रूप से, मिश्रित अक्षर पहले कीवर्ड लिखकर, उसमें दोहराए गए अक्षरों को हटाकर, फिर शेष सभी अक्षरों को सामान्य क्रम में लिखकर बनाया जा सकता है।

इस प्रणाली का उपयोग करते हुए, कीवर्ड "जेब्रा" हमें निम्नलिखित अक्षर देता है: एक संदेश तुरंत भाग जाएं । हम खोज रहे हैं!

को कूटबद्ध करता है,

एसआईएए जेडक्यू एलकेबीए । वीए ज़ोआ आरएफपीब्लूओआर!

सामान्यतः सिफरटेक्स्ट निश्चित लंबाई के ब्लॉक में लिखा जाता है, इस प्रकार ये विराम चिह्न और रिक्त स्थान को छोड़ देता है; यह प्लेन टेक्स्ट से शब्द सीमाओं को छिपाने और संचरण त्रुटियों से बचने में सहायता करने के लिए किया जाता है। इन ब्लॉकों को समूह कहा जाता है, और कभी-कभी समूह गणना (अर्थात समूहों की संख्या) को अतिरिक्त जांच के रूप में दिया जाता है। पांच-अक्षर समूहों का अधिकांशतः उपयोग किया जाता है, जब से टेलीग्राफी द्वारा संदेशों को प्रेषित किया जाता था।

सियाज कलकबा वाजोआ आरएफपीबीएल उओअर

यदि संदेश की लंबाई पांच से विभाज्य नहीं होती है, तो इसे अंत में अशक्त वर्णों के साथ जोड़ा जा सकता है। ये कोई भी वर्ण हो सकते हैं जिससे की रिसीवर सरलता से उन्हें ढूंढ सके और उन्हें त्याग सके जो स्पष्ट निरर्थक को डिक्रिप्ट करते हैं।सिफरटेक्स्ट वर्णमाला कभी-कभी प्लेन टेक्स्ट वर्णमाला से भिन्न होती है; उदाहरण के लिए, पिगपेन सिफर में, सिफरटेक्स्ट में ग्रिड से प्राप्त प्रतीकों का समूह होता है। उदाहरण के लिए: इस प्रकार की सुविधाओं से किसी योजना की सुरक्षा पर बहुत कम फर्क पड़ता है, चूंकि - कम से कम, विचित्र प्रतीकों के किसी भी समूह को A-Z वर्णमाला में वापस लिखा जा सकता है और उससे सामान्य रूप से निपटा जा सकता है। बिक्री करने वालों के लिए सूचियों और कैटलॉग में, कभी-कभी संख्यात्मक अंकों को अक्षरों से बदलने के लिए बहुत ही सरल एन्क्रिप्शन का उपयोग किया जाता है। उदाहरण: 120 का प्रतिनिधित्व करने के लिए एमऐटी का उपयोग किया जाता है।

सुरक्षा
यद्यपि मिश्रित प्रतिस्थापन वर्णमाला बनाने के लिए पारंपरिक खोजशब्द विधि सरल है, तथा इसमें गंभीर नुकसान यह है कि वर्णमाला के अंतिम अक्षर (जो अधिकतर कम आवृत्ति वाले होते हैं) अंत में बने रहते हैं। मिश्रित वर्णमाला के निर्माण का मजबूत विधि प्रतिस्थापन वर्णमाला को पूरी प्रकार से यादृच्छिक रूप से उत्पन्न करना है।

चूंकि संभावित प्रतिस्थापन वर्णों की संख्या बहुत बड़ी है (26! ≈ 288.4, या कुंजी बनावट के बारे में), यह सिफर बहुत मजबूत नहीं है, और सरलता से टूट जाता है। बशर्ते संदेश उचित लंबाई का हो (नीचे देखें), क्रिप्ट विश्लेषण सिफरटेक्स्ट के आवृत्ति वितरण का विश्लेषण करके सबसे सामान्य प्रतीकों के संभावित अर्थ को निकाला जा सकता है। यह आंशिक शब्दों के निर्माण की अनुमति देता है, जो अस्थायी रूप से भरे जा सकते हैं, उत्तरोत्तर (आंशिक) समाधान का विस्तार कर सकते हैं (आवृत्ति विश्लेषण देखें इसके प्रदर्शन के लिए उदाहरण) कुछ स्थितियों में, अंतर्निहित शब्दों को उनके अक्षरों के स्वरूप से भी निर्धारित किया जा सकता है; उदाहरण के लिए, आकर्षित करना, ओशियस, और जड़ के रूप में उन दोनों के साथ शब्द एबीबीसीएडीबी स्वरूप के साथ अंग्रेजी भाषा के सामान्य शब्द हैं। बहुत से लोग मनोरंजन के लिए इस प्रकार के सिफर का समाधान करते हैं, जैसा कि समाचार पत्र में बीज लेख पहेली के साथ होता है।

अंग्रेजी भाषा की एकता दूरी के अनुसार, मिश्रित वर्णमाला सरल प्रतिस्थापन को तोड़ने के लिए सिफरटेक्स्ट के 27.6 अक्षरों की आवश्यकता होती है। व्यवहार में, सामान्यतः लगभग 50 अक्षरों की आवश्यकता होती है, चूंकि असामान्य स्वरूप पाए जाने पर कुछ संदेशों को कम में ही तोड़ा जा सकता है। अन्य स्थितियों में, प्लेन टेक्स्ट को लगभग फ्लैट आवृति वितरण के लिए तैयार किया जा सकता है, और तब क्रिप्ट एनालिस्ट द्वारा बहुत लंबे प्लेन टेक्स्ट की आवश्यकता होती है।

नामकरण
प्रतिस्थापन सिफ़र का एक बार सामान्य संस्करण नामकरणकर्ता है। सार्वजनिक अधिकारी के नाम पर, जिन्होंने अतिथि गणमान्य व्यक्तियों के खिताब की घोषणा की, यह सिफर छोटे कोड (क्रिप्टोग्राफी) शीट का उपयोग करता है जिसमें पत्र, शब्दांश और शब्द प्रतिस्थापन तालिकाएं होती हैं, कभी-कभी होमोफोनिक, जो सामान्यतः प्रतीकों को संख्याओं में परिवर्तित करती हैं। मूल रूप से कोड भाग महत्वपूर्ण लोगों के नाम तक ही सीमित था, इसलिए सिफर का नाम; पश्चात के वर्षों में, इसमें कई सामान्य शब्द और स्थान के नाम भी सम्मलित किये गए थे। सिफरटेक्स्ट में पूरे शब्दों (कोडवर्ड्स आधुनिक बोलचाल में) और अक्षरों (सिफर आधुनिक बोलचाल में) के लिए प्रतीकों को भिन्न नहीं किया गया था। फ्रांस के लुई XIV द्वारा उपयोग किया जाने वाला रॉसिग्नोल्स का ग्रेट सिफर उनमें से एक था।

पंद्रहवीं शताब्दी के प्रारंभ से अठारहवीं शताब्दी के अंत तक नामकरण कूटनीति पत्राचार, जासूसी, और उन्नत राजनीतिक साजिश (राजनीतिक) का मानक किराया था; अधिकांश साजिशकर्ता क्रिप्टोग्राफ़िक रूप से कम परिष्कृत थे और बने हुए हैं। चूंकि सरकारी खुफिया एजेंसी क्रिप्ट विश्लेषक सोलहवीं शताब्दी के मध्य तक व्यवस्थित रूप से नामकरण को तोड़ रहे थे, और 1467 से उत्तम प्रणाली उपलब्ध थी, क्रिप्ट विश्लेषण की सामान्य प्रतिक्रिया मात्र तालिकाओं को बड़ा बनाने के लिए थी। अठारहवीं शताब्दी के अंत तक, जब प्रणाली समाप्त होने लगी थी, कुछ नामकरणकर्ताओं के पास 50,000 प्रतीक उपलब्ध थे।

फिर भी, सभी नामकरणकर्ता नहीं तोड़े गए; आज, संग्रहीत सिफर टेक्स्ट का क्रिप्ट विश्लेषण इतिहास का उपयोगी क्षेत्र बना हुआ है।

होमोफोनिक
प्रतिस्थापन सिफर पर आवृत्ति विश्लेषण हमलों की कठिनाई को बढ़ाने का प्रारंभिक प्रयास समरूपता (लेखन) द्वारा प्लेन टेक्स्ट पत्र आवृत्तियों को छिपाने के लिए किया गया था। इन सिफर में, प्लेन टेक्स्ट अक्षर से अधिक सिफरटेक्स्ट चिह्न को मैप करते हैं। सामान्यतः, उच्चतम-आवृत्ति वाले प्लेन टेक्स्ट प्रतीकों को कम आवृत्ति वाले अक्षरों की तुलना में अधिक समतुल्य दिए जाते हैं। इस प्रकार, आवृत्ति वितरण चपटा हो जाता है, जिससे विश्लेषण और अधिक कठिन हो जाता है।

चूंकि सिफरटेक्स्ट वर्णमाला में 26 से अधिक वर्णों की आवश्यकता होती है, इसलिए बड़े अक्षरों का आविष्कार करने के लिए विभिन्न समाधानों का उपयोग किया जाता है। संभवतः सबसे सरल संख्यात्मक प्रतिस्थापन 'वर्णमाला' का उपयोग करना है। अन्य विधि में उपस्थित वर्णमाला पर साधारण बदलाव होते हैं; अपरकेस, लोअरकेस, उल्टा, आदि अधिक कलात्मक रूप से, चूंकि आवश्यक नहीं कि अधिक सुरक्षित रूप से, कुछ होमोफोनिक सिफर ने काल्पनिक प्रतीकों के पूरी प्रकार से आविष्कृत अक्षरों को नियोजित किया है।

पुस्तक सिफर प्रकार का होमोफोनिक सिफर है, उदाहरण बील सिफर है। यह दबे हुए खजाने की कहानी है जिसका वर्णन 1819-21 में गुप्त टेक्स्ट के उपयोग द्वारा किया गया था जो कि स्वतंत्रता की घोषणा के लिए महत्वपूर्ण था। यहाँ प्रत्येक सिफरटेक्स्ट वर्ण को संख्या द्वारा दर्शाया गया था। संख्या को प्लेन टेक्स्ट के चरित्र को लेकर और स्वतंत्रता की घोषणा में शब्द खोजने के द्वारा निर्धारित किया गया था जो कि उस वर्ण के साथ प्रारंभ हुआ था और स्वतंत्रता की घोषणा में उस शब्द की संख्यात्मक स्थिति का उपयोग उस पत्र के एन्क्रिप्टेड रूप में किया गया था। चूंकि स्वतंत्रता की घोषणा में कई शब्द ही अक्षर से प्रारंभ होते हैं, उस वर्ण का एन्क्रिप्शन स्वतंत्रता की घोषणा में शब्दों से जुड़ी कोई भी संख्या हो सकती है जो उस अक्षर से प्रारंभ होती है। एन्क्रिप्ट किए गए टेक्स्ट चरित्र 'एक्स' (जो संख्या है) को समझना उतना ही आसान है जितना स्वतंत्रता की घोषणा के दसवें शब्द को देखना और उस शब्द के पहले अक्षर को डिक्रिप्टेड चरित्र के रूप में उपयोग करना है।

स्टाल द्वारा और होमोफोनिक सिफर का वर्णन किया गया था और सबसे पहले में से यह एक था, एन्क्रिप्शन के माध्यम से कंप्यूटर में डेटा प्रणाली की कंप्यूटर सुरक्षा प्रदान करने का प्रयास करता है। स्टाल ने सिफर का निर्माण इस प्रकार से किया कि किसी दिए गए वर्ण के लिए होमोफ़ोन की संख्या वर्ण की आवृत्ति के अनुपात में थी, इस प्रकार आवृत्ति विश्लेषण को और अधिक कठिन बना दिया गया था।

मंटुआ के ड्यूक फ्रांसेस्को आई गोंजागा ने 1401 में सिमोन डी क्रेमा के साथ पत्राचार के लिए होमोफोनिक प्रतिस्थापन सिफर का सबसे पहला ज्ञात उदाहरण उपयोग किया था।

1578 से 1584 के वर्षों के समय मैरी, स्कॉट्स की रानी, ​​​​एलिजाबेथ द्वारा कैद किए जाने के समय, अपने सहयोगियों के साथ संचार करते समय लगातार उपसर्गों, प्रत्ययों और उचित नामों के लिए नामकरण का उपयोग करते हुए अतिरिक्त एन्क्रिप्शन के साथ होमोफोनिक सिफर का उपयोग करती थी।

बहुवर्णात्मक
इब्न अल-दुरैहिम (1312-1359) के पहले के काम के आधार पर, कलकशांडी (1355-1418) के काम में सिफर के प्रतिस्थापन और ट्रांसपोज़िशन की पहली प्रकाशित चर्चा सम्मलित थी, साथ ही साथ पॉलीफैबेटिक का पहला विवरण भी सम्मलित था। सिफर, जिसमें प्रत्येक प्लेन टेक्स्ट अक्षर को से अधिक स्थानापन्न सौंपा गया है। पश्चात में डिस्क के रूप में लियो बतिस्ता अल्बर्टी द्वारा 1467 में पॉलीअल्फाबेटिक प्रतिस्थापन सिफर का वर्णन किया गया, जॉन ट्रिथेमियस ने अपनी पुस्तक स्टेग्नोग्राफ़िया (छिपे हुए लेखन के लिए प्राचीन यूनानी) में झांकी का अब और अधिक मानक रूप प्रस्तुत किया (नीचे देखें; लगभग 1500 लेकिन पश्चात में प्रकाशित नहीं) 1563 में जॉन बैपटिस्ट डेला पोर्टा द्वारा अपनी पुस्तक, ज्ञात पत्रों के चुपके से (लैटिन फॉर ऑन कंसील्ड चरित्र्स इन राइटिंग) में मिश्रित अक्षरों का उपयोग करते हुए अधिक परिष्कृत संस्करण का वर्णन किया गया था।

एक बहुअक्षरीय सिफर में, एकाधिक सिफर अक्षर का उपयोग किया जाता है। एन्क्रिप्शन की सुविधा के लिए, सभी अक्षर सामान्यतः बड़ी तालिका (सूचना) में लिखे जाते हैं, जिसे पारंपरिक रूप से झांकी कहा जाता है। झांकी सामान्यतः 26 × 26 होती है, जिससे की 26 पूर्ण सिफरटेक्स्ट अक्षर उपलब्ध हों, झाँकी को भरने की विधि, और यह चुनने के लिए कि आगे किस वर्ण का उपयोग करना है, विशेष बहुवर्णी सिफर को परिभाषित करता है। इस प्रकार के सभी सिफर विश्वास करने से ज्यादा आसान होते हैं, क्योंकि पर्याप्त बड़े प्लेन टेक्स्ट के लिए प्रतिस्थापन अक्षर दोहराए जाते हैं।

सबसे लोकप्रिय में से ब्लेज़ डी विगेनेयर था, पहली बार 1585 में प्रकाशित हुआ, इसे 1863 तक अटूट माना जाता था, और वास्तव में इसे सामान्यतः ले शिफरे इंडेचिफ्रेबल (अटेक्स्ट्य सिफर के लिए फ्रेंच भाषा) कहा जाता था।

विगेनेयर सिफर में, झांकी की पहली पंक्ति को प्लेन टेक्स्ट वर्णमाला की प्रति से भर दिया जाता है, और क्रमिक पंक्तियों को बस स्थान बाईं ओर स्थानांतरित कर दिया जाता है। (इस प्रकार की साधारण झांकी को सही टेबल कहा जाता है, और गणितीय रूप से प्लेन टेक्स्ट और प्रमुख अक्षरों को जोड़ने के अनुरूप होता है, मॉड्यूलर अंकगणित 26) तब कीवर्ड का उपयोग यह चुनने के लिए किया जाता है कि किस सिफरटेक्स्ट वर्णमाला का उपयोग करना है। कीवर्ड के प्रत्येक अक्षर का बारी-बारी से उपयोग किया जाता है, और फिर उन्हें फिर से प्रारंभ से दोहराया जाता है, इसलिए यदि कीवर्ड 'सीऐटी' है, तो प्लेन टेक्स्ट का पहला अक्षर 'C' के अनुसार, दूसरा 'A' के अनुसार, तीसरा 'T' के अनुसार, चौथा 'C' के अनुसार फिर से, और इसी प्रकार व्यवहार में, विगेनेयर कुंजियाँ अधिकांशतः कई शब्द लंबे वाक्यांश होते थे।

1863 में, फ्रेडरिक कासिस्की ने विधि प्रकाशित की (संभवतः चार्ल्स बैबेज द्वारा क्रीमियन युद्ध से पहले गुप्त रूप से और स्वतंत्र रूप से खोजी गई थी) जिसने विगेनेयर सिफर संदेश में कीवर्ड की लंबाई की गणना को सक्षम किया, एक बार यह हो जाने के पश्चात, ही वर्णमाला के अनुसार एन्क्रिप्ट किए गए सिफरटेक्स्ट अक्षरों को चुना जा सकता है और कई अर्ध-स्वतंत्र सरल प्रतिस्थापनों के रूप में भिन्न-भिन्न प्रकार के हमले किये जा सकते है - इस तथ्य से जटिल है कि वर्णमाला अक्षरों के भीतर भिन्न हो गए थे और पूर्ण शब्द नहीं बनाते थे, लेकिन इस तथ्य से सरलीकृत किया गया कि सामान्यतः तबला रेक्टा को नियोजित किया गया था।

इस प्रकार, आज भी विगेनियर प्रकार के सिफर को सैद्धांतिक रूप से तोड़ना कठिनाई होना चाहिए, यदि झांकी में मिश्रित अक्षर का उपयोग किया जाता है, यदि कीवर्ड यादृच्छिक है, और यदि सिफरटेक्स्ट की कुल लंबाई कीवर्ड की लंबाई 27.67 गुना से कम है। व्यवहार में इन आवश्यकताओं को संभवतः ही कभी समझा जाता है, और इसलिए विगेनेयर सम्मोहित संदेश सुरक्षा सामान्यतः जितना हो सकता है उससे कम है।

अन्य उल्लेखनीय बहुवर्णों में सम्मलित हैं:
 * ग्रॉन्सफेल्ड सिफर यह विगेनेयर के समान है सिवाय इसके कि मात्र 10 वर्णों का उपयोग किया जाता है, और इसलिए कीवर्ड संख्यात्मक है।
 * ब्यूफोर्ट सिफर यह व्यावहारिक रूप से विगेनियर के समान है, सिवाय इसके कि टैबुला रेक्टा को पीछे की ओर से बदल दिया जाता है, गणितीय रूप से सिफरटेक्स्ट = की-प्लेन टेक्स्ट के बराबर यह ऑपरेशन स्व-प्रतिलोम है, जिससे एन्क्रिप्शन और डिक्रिप्शन दोनों के लिए ही तालिका का उपयोग किया जाता है।
 * ऑटोकी सिफर, जो आवधिक कार्यप्रणाली से बचने के लिए कुंजी के साथ प्लेन टेक्स्ट को मिलाता है।
 * कुंजी सिफर चल रहा है, जहां किसी किताब या इसी प्रकार के टेक्स्ट से पैसेज का उपयोग करके कुंजी को बहुत लंबा बनाया जाता है।

आधुनिक धारा सिफर को पर्याप्त सार परिप्रेक्ष्य से भी देखा जा सकता है, जो बहुअक्षरीय सिफर का रूप है जिसमें प्रधान प्रवाह को जितना संभव हो उतना लंबा और अप्रत्याशित बनाने के लिए सभी प्रयास किए गए हैं।

पॉलीग्राफिक
एक पॉलीग्राफिक प्रतिस्थापन सिफर में, अक्षरों को व्यक्तिगत रूप से प्रतिस्थापित करने के अतिरिक्त, प्लेन टेक्स्ट अक्षरों को बड़े समूहों में प्रतिस्थापित किया जाता है। पहला लाभ यह है कि आवृत्ति वितरण भिन्न-भिन्न अक्षरों की तुलना में बहुत अधिक चापलूसी है (चूंकि वास्तविक भाषाओं में वास्तव में सपाट नहीं है, उदाहरण के लिए, 'TH' अंग्रेजी में 'XQ' की तुलना में बहुत अधिक सामान्य है)। दूसरा, बड़ी संख्या में प्रतीकों को पत्र आवृत्तियों का उत्पादक रूप से विश्लेषण करने के लिए अधिक सिफरटेक्स्ट की आवश्यकता होती है।

अक्षरों के जोड़े को स्थानापन्न करने के लिए प्रतिस्थापन वर्णमाला 676 लंबे प्रतीकों की आवश्यकता होगी ($$26^2$$), उसी डी फर्टिविस लिटरारम नोटिस में, जिसका उल्लेख ऊपर किया गया है, डेला पोर्टा ने वास्तव में ऐसी प्रणाली का प्रस्ताव दिया, जिसमें 20 x 20 झांकी (इतालवी / लैटिन वर्णमाला के 20 अक्षरों के लिए वह उपयोग कर रहा था) के साथ 400 अद्वितीय ग्लिफ़ भरे हुए थे। हालाँकि प्रणाली अव्यावहारिक थी और संभवतः वास्तव में कभी उपयोग नहीं की गई थी।

प्रारंभिक व्यावहारिक 'डिग्राफिक सिफर' (जोड़ीदार प्रतिस्थापन), 1854 में सर चार्ल्स व्हीटस्टोन द्वारा आविष्कार किया गया तथाकथित प्लेफेयर सिफर था। इस सिफर में, 5 x 5 ग्रिड मिश्रित वर्णमाला के अक्षरों से भरा होता है (दो अक्षर, सामान्यतः I और J संयुक्त होते हैं)। आयत के दो कोनों के रूप में अक्षरों के जोड़े को लेकर और अन्य दो कोनों को सिफरटेक्स्ट के रूप में उपयोग करके डिग्राफिक प्रतिस्थापन का अनुकरण किया जाता है (आरेख के लिए प्लेफेयर सिफर मुख्य लेख देखें)। विशेष नियम ही पंक्ति या स्तंभ में पड़ने वाले दोहरे अक्षरों और जोड़े को संभालते हैं। प्लेफेयर द्वितीय विश्व युद्ध के माध्यम से द्वितीय बोअर युद्ध से सैन्य उपयोग में था।

1901 में फेलिक्स डेलास्टेल द्वारा कई अन्य व्यावहारिक पॉलीग्राफिक्स प्रस्तुत किए गए, जिनमें बिफिड सिफर और चार-स्क्वायर सिफर (दोनों डिग्राफिक) और ट्राइफिड सिफर (संभवतः पहला व्यावहारिक ट्राइग्राफिक) सम्मलित हैं।

1929 में लेस्टर एस. हिल द्वारा आविष्कृत हिल सिफर, पॉलीग्राफिक प्रतिस्थापन है जो रैखिक बीजगणित का उपयोग करके अक्षरों के बहुत बड़े समूहों को साथ जोड़ सकता है। प्रत्येक अक्षर को अंक प्रणाली में अंक के रूप में माना जाता है: A = 0, B = 1, और इसी प्रकार। (एक भिन्नता में, आधार (रैखिक बीजगणित) अभाज्य संख्या बनाने के लिए 3 अतिरिक्त प्रतीकों को जोड़ा जाता है।) n अक्षरों के ब्लॉक को n आयामों के सदिश स्थल के रूप में माना जाता है, और n x n मैट्रिक्स (गणित), मॉड्यूलर अंकगणित 26 से गुणा किया जाता है। ।मैट्रिक्स के घटक कुंजी हैं, और यादृच्छिक होना चाहिए बशर्ते कि मैट्रिक्स उलटा हो $$\mathbb{Z}_{26}^n$$ (डिक्रिप्शन सुनिश्चित करने के लिए संभव है)। 1929 में आयाम 6 के हिल सिफर के यांत्रिक संस्करण का पेटेंट कराया गया था। हिल सिफर ज्ञात-प्लेन टेक्स्ट हमले के लिए असुरक्षित है क्योंकि यह पूरी प्रकार से रैखिक है, इसलिए इसे इस हमले को हराने के लिए कुछ गैर-रैखिक कदमों के साथ जोड़ा जाना चाहिए। गैर-रैखिक प्रतिस्थापन चरणों के साथ हिल सिफर जैसे व्यापक और व्यापक कमजोर, रैखिक भ्रम और प्रसार चरणों का संयोजन, अंततः प्रतिस्थापन-क्रमपरिवर्तन नेटवर्क (जैसे फिस्टल सिफर) की ओर जाता है, इसलिए यह संभव है - इस चरम दृष्टिकोण से - प्रकार के पॉलीग्राफिक प्रतिस्थापन के रूप में आधुनिक ब्लॉक सिफर पर विचार करना।

यांत्रिक
प्रथम विश्व युद्ध के आसपास और कंप्यूटर की व्यापक उपलब्धता के बीच (कुछ सरकारों के लिए यह लगभग 1950 या 1960 का दशक था; अन्य संगठनों के लिए यह दशक या उससे अधिक पश्चात का था; व्यक्तियों के लिए यह 1975 से पहले नहीं था), बहुवर्णीय प्रतिस्थापन सिफर के यांत्रिक कार्यान्वयन व्यापक रूप से उपयोग किए जाते थे। कई अन्वेषकों के पास ही समय के बारे में समान विचार थे, और रोटर मशीनों को 1919 में चार बार पेटेंट कराया गया था। परिणामी मशीनों में सबसे महत्वपूर्ण पहेली मशीन थी, विशेष रूप से लगभग 1930 से Wehrmacht द्वारा उपयोग किए जाने वाले संस्करणों में। द्वितीय विश्व युद्ध के सहयोगी रोटर मशीनों (जैसे, अनुभाग और टाइपेक्स) का भी विकास और उपयोग किया गया।

ये सभी समान थे कि प्रतिस्थापित पत्र को कई अक्षर डिस्क के रोटेशन से उत्पन्न होने वाले संभावित संयोजनों में से विद्युत रूप से चुना गया था। चूँकि या अधिक डिस्क यांत्रिक रूप से प्रत्येक प्लेन टेक्स्ट अक्षर के साथ घुमाए जाते हैं, इसलिए उपयोग किए जाने वाले वर्णों की संख्या खगोलीय थी। इन मशीनों के प्रारंभिक संस्करण, फिर भी, भंगुर थे। अमेरिकी सेना की सिग्नल इंटेलिजेंस सर्विस के विलियम एफ. फ्रीडमैन ने द्वितीय विश्व युद्ध प्रारंभ होने से पहले हेबरन रोटर मशीन|हेबरन की रोटर मशीन, और जीसी एंड सीएस के डिल्विन नॉक्स में एनिग्मा मशीन (जिनमें प्लगबोर्ड नहीं है) के समाधान किए गए संस्करणों में भेद्यताएं पाईं। अनिवार्य रूप से सभी जर्मन सैन्य पहेलियों द्वारा संरक्षित यातायात मित्र देशों के क्रिप्टैनालिस्टों द्वारा तोड़ दिया गया था, विशेष रूप से बैलेचले पार्क में उन लोगों द्वारा, जो 1930 के दशक की शुरुआत में उपयोग किए गए जर्मन सेना संस्करण से प्रारंभ हुए थे। यह संस्करण पोलैंड में मैरियन रेज़वेस्की द्वारा प्रेरित गणितीय अंतर्दृष्टि द्वारा तोड़ा गया था।

जहाँ तक सार्वजनिक रूप से ज्ञात है, सिगाबा और टाइपेक्स मशीनों द्वारा संरक्षित कोई भी संदेश कभी भी उस समय के समय या उसके आस-पास टूटा नहीं था जब ये प्रणालियाँ सेवा में थीं।

एक बार का पैड
एक प्रकार का प्रतिस्थापन सिफर, बार का पैड, अद्वितीय है। इसका आविष्कार प्रथम विश्व युद्ध के अंत में अमेरिका में गिल्बर्ट वर्नम और जोसेफ मौबोर्गने द्वारा किया गया था। संभवतः द्वितीय विश्व युद्ध के समय क्लाउड शैनन द्वारा इसे गणितीय रूप से अटूट सिद्ध करना किया गया था; उनका काम पहली बार 1940 के अंत में प्रकाशित हुआ था। इसके सबसे आम कार्यान्वयन में, बार के पैड को मात्र असामान्य दृष्टिकोण से प्रतिस्थापन सिफर कहा जा सकता है; आम तौर पर, प्लेन टेक्स्ट पत्र किसी प्रकार से संयुक्त (प्रतिस्थापित नहीं) होता है (उदाहरण के लिए, एक्सओआर) उस स्थिति में मुख्य भौतिक चरित्र के साथ।

एक बार का पैड, ज्यादातर स्थितियों में, अव्यावहारिक है क्योंकि इसके लिए आवश्यक है कि मुख्य सामग्री प्लेन टेक्स्ट जितनी लंबी हो, वास्तव में यादृच्छिक, बार और मात्र बार उपयोग की जाती है, और प्रेषक और इच्छित रिसीवर को छोड़कर सभी से पूरी प्रकार से गुप्त रखी जाती है। जब इन शर्तों का मामूली रूप से भी उल्लंघन किया जाता है, तो बार का पैड अटूट नहीं रह जाता है। द्वितीय विश्व युद्ध के समय संक्षिप्त समय के लिए सोवियत संघ द्वारा अमेरिका से भेजे गए बार के पैड संदेशों में गैर-यादृच्छिक कुंजी सामग्री का उपयोग किया गया था। यूएस क्रिप्टो एनालिस्ट्स, 40 के दशक के उत्तरार्ध में, कई सौ हज़ार संदेशों में से कुछ हज़ार संदेशों को पूरी प्रकार या आंशिक रूप से तोड़ने में सक्षम थे। (वेनोना परियोजना देखें)

एक यांत्रिक कार्यान्वयन में, रॉकेक्स उपकरण की प्रकार, बार के पैड का उपयोग मास्को-वाशिंगटन, डीसी मॉस्को-वाशिंगटन हॉटलाइन पर भेजे गए संदेशों के लिए किया गया था, जो क्यूबा मिसाइल संकट के पश्चात स्थापित किया गया था।

आधुनिक क्रिप्टोग्राफी में
जैसा कि ऊपर चर्चा की गई है, प्रतिस्थापन सिफर, विशेष रूप से प्राचीन पेंसिल-एंड-पेपर हैंड सिफर, अब गंभीर उपयोग में नहीं हैं। हालाँकि, प्रतिस्थापन की क्रिप्टोग्राफ़िक अवधारणा आज भी जारी है। पर्याप्त सार परिप्रेक्ष्य से, आधुनिक बिट-उन्मुख ब्लॉक सिफर (जैसे, डेटा एन्क्रिप्शन मानक, या उन्नत एन्क्रिप्शन मानक) को बड़े बाइनरी अंक प्रणाली वर्णमाला पर प्रतिस्थापन सिफर के रूप में देखा जा सकता है। इसके अतिरिक्त, ब्लॉक सिफर में अधिकांशतः छोटे प्रतिस्थापन टेबल सम्मलित होते हैं जिन्हें एस-बॉक्स कहा जाता है। प्रतिस्थापन-क्रमपरिवर्तन नेटवर्क भी देखें।

लोकप्रिय संस्कृति में

 * शर्लक होम्स द एडवेंचर ऑफ़ द डांसिंग मेन में प्रतिस्थापन सिफर को तोड़ता है। वहाँ, सिफर दशकों तक नहीं तो वर्षों तक अघोषित रहा; इसकी कठिनाई के कारण नहीं, अपितु स्टेग्नोग्राफ़ी के कारण, इसके अतिरिक्त इसे बचकानी आड़ी-तिरछी बातें मानते हुए।
 * अंतिम काल्पनिक एक्स में ाल भेद भाषा वास्तव में प्रतिस्थापन सिफर है, चूंकि इसे ध्वन्यात्मक रूप से उच्चारित किया जाता है (अर्थात आप अंग्रेजी में अल भेड में ऊई में अनुवादित हैं, लेकिन उसी प्रकार उच्चारित किया जाता है जैसे फ्रेंच भाषा में उई का उच्चारण किया जाता है)।
 * बाबुल 5 श्रृंखला से मंच की वर्णमाला अंग्रेजी से प्रतिस्थापन सिफर है।
 * स्टारफॉक्स एडवेंचर्स में भाषा: देशी सौरियंस द्वारा बोली जाने वाली डायनासोर प्लैनेट और स्टार फॉक्स श्रृंखला में पात्रों की सूची # क्रिस्टल भी अंग्रेजी वर्णमाला का प्रतिस्थापन सिफर है।
 * टेलीविजन कार्यक्रम Futurama में प्रतिस्थापन सिफर सम्मलित था जिसमें सभी 26 अक्षरों को प्रतीकों द्वारा प्रतिस्थापित किया गया था और इसे Alien Language कहा जाता था। प्लेन अंग्रेजी और एलियन भाषा दोनों में ड्रिंक शब्द के साथ स्लम विज्ञापन दिखाकर मरने वाले कठिन दर्शकों द्वारा इसे बहुत जल्दी समझ लिया गया और इस प्रकार कुंजी दी गई। पश्चात में, निर्माताओं ने दूसरी एलियन भाषा बनाई जिसमें प्रतिस्थापन और गणितीय सिफर के संयोजन का उपयोग किया गया था। बार जब विदेशी भाषा का अंग्रेजी अक्षर समझ में आ जाता है, तो उस अक्षर का संख्यात्मक मान (क्रमशः Z के लिए A से 25 के लिए 0) तब जोड़ा जाता है (मॉड्यूलो 26) पिछले अक्षर के मूल्य में वास्तविक इच्छित अक्षर दिखाता है। इन संदेशों को श्रृंखला के प्रत्येक एपिसोड और पश्चात की फिल्मों में देखा जा सकता है।
 * क्रेडिट रोल के समय हर सीज़न के अंत में गुरुत्वाकर्षण फॉल्स की कार्टून सीरीज़ की पहली कड़ी में, तीन सरल प्रतिस्थापन सिफ़र में से होता है: A -3 सीज़र सिफ़र (प्रारंभिक अनुक्रम के अंत में 3 अक्षरों से संकेतित), एटबैश, या पत्र-से-संख्या सरल प्रतिस्थापन सिफर। सीज़न 1 का फिनाले तीनों के साथ संदेश को कूटबद्ध करता है। दूसरे सीज़न में, विगेनियर सिफर का उपयोग विभिन्न मोनोअल्फाबेटिक सिफर के स्थान पर किया जाता है, प्रत्येक अपने एपिसोड के भीतर छिपी कुंजी का उपयोग करता है।
 * जॉन कॉलफर द्वारा आर्टेमिस फाउल श्रृंखला में तीन प्रतिस्थापन सिफर हैं; ग्नोमिश, सेंटोरियन और इटर्नियन, जो पृष्ठों के नीचे चलते हैं या किताबों के भीतर कहीं और हैं।
 * क्रिस्टिन कैशोर के तीसरे उपन्यास बिटरब्लू में, प्रतिस्थापन सिफर कोडेड संचार के महत्वपूर्ण रूप के रूप में काम करते हैं।
 * 2013 के वीडियो गेम बायोशॉक अनंत में, पूरे गेम में प्रतिस्थापन सिफर छिपे हुए हैं जिसमें खिलाड़ी को उन्हें समझने और आपूर्ति के अधिशेष तक पहुंच प्राप्त करने में सहायता करने के लिए कोड बुक ढूंढनी होगी।
 * द डेविल इज ए पार्ट-टाइमर! के एनीमे अनुकूलन में एंटे इस्ला की भाषा, जिसे एंटेन कहा जाता है, सिफरटेक्स्ट वर्णमाला के साथ प्रतिस्थापन सिफर का उपयोग करती है। AZYXEWVTISRLPNOMQKJHUGFDCB, मात्र A, E, I, O, U, L, N, और Q को उनके मूल स्थान पर छोड़कर।

यह भी देखें

 * बैन (यूनिट) सेंटीबैन टेबल के साथ
 * उन्हें सिफर कॉपी करें
 * लेट
 * विगेनेयर सिफर
 * क्रिप्टोग्राफी में विषय

बाहरी संबंध

 * Monoalphabetic Substitution Breaking A Monoalphabetic Encryption System Using a Known Plaintext Attack