Cifrado de Vigenère

El cifrado Vigenère (no confundir con el cifrado de Vernam) es un cifrado basado en diferentes series de caracteres o letras del cifrado César formando estos caracteres una tabla, llamada tabla de Vigenère, que se usa como clave. El cifrado de Vigenère es un cifrado de sustitución simple polialfabético.

El cifrado Vigenère se ha reinventado muchas veces. El método original fue descrito por Giovan Battista Belasso en su libro de 1553 La cifra del Sig. Giovan Battista Belasso. Sin embargo, fue incorrectamente atribuido más tarde a Blaise de Vigenère, concretamente en el siglo XIX, y por ello aún se le conoce como el "cifrado Vigenère".

Este cifrado es conocido porque es fácil de entender e implementar, además parece irresoluble; esto le hizo valedor del apodo el código indescifrable (le chiffre indéchiffrable, en francés).

Historia

El primer cifrado polialfabético fue el llamado cifrado de Alberti, creado por Leone Battista Alberti hacia 1467. Para facilitar los cálculos se aprovechaba de un disco de metal que permitía cambiar fácilmente entre los diferentes alfabetos disponibles. El sistema de Alberti solo cambiaba entre alfabetos después de muchas palabras, y los cambios se indicaban escribiendo la letra del correspondiente alfabeto en el mensaje cifrado. Más tarde, en 1508, Johannes Trithemius, en su trabajo Poligraphia, inventó la tabula recta, que es básicamente la tabla de Vigenère. Trithemius, sin embargo, solo proporcionó un progresivo, rígido y predecible sistema de cambio entre alfabetos.

Cuadro Vigènere con las 27 letras del español

Lo que ahora se le conoce como el cifrado de Vigenère, fue originalmente descrito por Giovan Battista Belasso en su libro 1533 La cifra del Sig. Giovan Battista Belasso, quien construyó el cifrado basándose en la tabula recta de Trithemius, pero añadió una clave repetida para cambiar cada carácter entre los diferentes alfabetos.

Blaise de Vigenère publicó su descripción de un cifrado de autoclave parecido, pero más robusto, antes del reinado de Enrique III de Francia, en 1586. Más tarde, en el siglo XIX, la invención del cifrado dejó de atribuirse a Vigenère.

El cifrado Vigenère ganó una gran reputación por ser excepcionalmente robusto. Incluso el escritor y matemático Charles Lutwidge Dodgson (Lewis Carroll) dijo que el cifrado Vigenère era irrompible en el artículo "The Alphabet Cipher" para una revista de niños.

En 1917, la revista Scientific American afirmó que el cifrado Vigenère era imposible de romper. Esta reputación era inmerecida, considerando que el método Kasiski resolvió el cifrado en el siglo XIX, y que algunos criptoanalistas habilidosos pudieron romper ocasionalmente el cifrado en el siglo XVI.

El cifrado Vigenère es lo suficientemente simple si se usa con discos de cifrado. Los Estados Unidos de América, por ejemplo, utilizaron un disco de cifrado para implementar el cifrado Vigenère durante la Guerra Civil estadounidense. Los mensajes confederados fueron poco secretos, ya que los miembros de la Unión solían descifrar los mensajes.

A lo largo del siglo XIX se propusieron distintas variaciones sobre este sistema pero que no incrementaban significativamente la seguridad y exhibían similares vulnerabilidades, entre estas estaban las siguientes: ​

• Método de Auray
• Método de Beaufort
• Método de Gronsfeld

Gilbert Vernam trató de arreglar el cifrado (creando el cifrado Vernam-Vigenère en 1918) pero, a pesar de sus esfuerzos, el cifrado sigue siendo vulnerable al criptoanálisis.

Funcionamiento

mensaje:      P A R I S  V A U T  B I E N  U N E  M E S S E
clave:        L O U P L  O U P L  O U P L  O U P  L O U P L 
criptograma:  A O M X D  K U K E  P C T X  J H T  W S N I O

En este alfabeto solo existen 27 letras:

A	B	C	D	E	F	G	H	I	J	K	L	M	N	Ñ	O	P	Q	R	S	T	U	V	W	X	Y	Z
0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26

En términos matemáticos puede expresarse la función de cifrado como:

$E(X_{i})=(X_{i}+K_{i})\mod \ L$

Donde $X_{i}$ es la letra en la posición $i$ del texto a cifrar, $K_{i}$ es el carácter de la clave correspondiente a $X_{i}$, pues se encuentran en la misma posición, y $L$ es el tamaño del alfabeto. En este caso $L=27$ .

Para descifrar realizamos la operación inversa:

Cuando (Ci - Ki) >= 0

$D(C_{i})=(C_{i}-K_{i})\mod \ L$

Cuando (Ci - Ki) < 0

$D(C_{i})=(C_{i}-K_{i}+L)\mod \ L$

Donde $C_{i}$ es el carácter en la posición i del texto cifrado, $K_{i}$ viene siendo el carácter de la clave correspondiente a $C_{i}$, y $L$ el tamaño del alfabeto.

Se observa que a una misma letra en el texto plano le pueden corresponder diferentes letras en el texto cifrado.

Vulnerabilidades

Las principales vulnerabilidades del método de Vigenère derivan de su regularidad. Al proponer una serie de cifras cíclicas, el analista simplemente tiene que busccar una serie de grupos de letras que se repitan periódicamente. Al comparar las distintas repeticiones puede deducir el número de letras de la clave tras lo cual basta con separar esos alfabetos distintos y aplicar el análisis de frecuencias a cada uno de esos alfabetos (Método Kasiski).

Otra posibilidad sería aplicar el índice de coincidencia para encontrar el número de letras de la clave.

Véase también

• Cifrado por libro
• Cifrador Vigenère online
• Applet que muestra el funcionamiento del Cifrado de Vigenere
• Cifra de Delastelle
• Método Kasiski
• Descifran mensaje enviado durante la guerra civil en Estados Unidos (usando este algoritmo)

Notas

• Datos: Q55516