Для розшифровки виконується зворотня заміна букв.

Збільшити криптостійкість шифру Цезаря можно шляхом введення ключового слова (бажано, щоб букви в ключовому слові не повторювалися, а якщо вони повторюються, то одна з них вилучається). Букви, що ввійшли до ключового слова в схемі заміни більше не повторюються.

Наприклад, якщо ключем є слово корунд, що починається з десятої позиції, то:

Буква	шифр	Буква	шифр	Буква	шифр	Буква	шифр
а	т	З	я	Н	а	х	и
б	ф	И	ь	О	б	ц	і
в	х	І	к	П	в	ч	ї
г	ц	Ї	о	Р	г	ш	й
д	ч	Й	р	С	е	щ	л
е	ш	К	у	Т	є	ю	м
є	щ	Л	н	У	ж	я	п
ж	ю	М	д	ф	з	ь	с

3. Шифрування гаммуванням. Символи тексту, який шифрується додаються з символами деякої псевдовипадкової послідовності, що називається гаммою шифру. ( Практично перед шифруванням текст розбивається на блоки однакової довжини (звичайно – 64 біти). Гамма генерується у вигляді послідовності такої ж довжини. Чим довша гамма тим стійкіший шифр). Для шифрування використовується яка-небудь функція, що має властивість зворотності, наприклад, операція додавання по модулю 2. Для шифрування і дешифрування виконується така послідовність операцій:

1) Ключем є гамма – початковий текст;

2) 13 14 29 26 15 05 06 03 00 15 15 00 – цифрова форма початкового тексту в десятковій системі;

3) 01101 01110 11101 11010 01111 00101 00110 00011 00000 01111 01111 00000 – двійковий запис;

4) 10110 01010 00011 00110 11010 10101 01001 00100 10100 10010 00001 11100 – гамма;

5) 01011 00100 11110 11100 10101 10000 01111 00111 10100 11101 01110 11100 – шифр (сума по модулю 2 початкового тексту і гамми);

6) 10110 01010 00011 00110 11010 10101 01001 00100 10100 10010 00001 11100 – гамма (та сама, що й при шифруванні);

7) 01101 01110 11101 11010 01111 00101 00110 00011 00000 01111 01111 00000 - двійковий запис розшифрованого тексту (сума по модулю 2 шифрованого тексту і гамми);

8) 13 14 29 26 05 15 06 15 00 21 19 09 25 30 12 - цифрова форма розшифрованого тексту в десятковій системі;

9) Ключем є гамма – початковий текст.

Аналогічно, можно зашифрувати текст і в іншій системі числення, наприклад, десятковій.

Початковий текст можно розглядати як послідовність чисел {a_n}, що належать множині A={0,1,2,…,31}. Нехай є випадкова послідовність чисел {c_n}, що теж належать множині A , такої ж довжини, що й текст, який шифрується. Додаючи по модулю 32 числа a_n та c_n

a_n + c_n  b_n (mod 32) , 0 b_n 31

отримаємо послідовність знаків зашифрованого тексту {b_n}.

Скориставшись тим же ключем можна дешифрувати текст:

a_n  b_n - c_n (mod 32) , 0 a_n 31.

Якщо, послідовність {c_n} дійсно випадкова, то шифр називається одноразовим блокнотом і не може бути розкритий в принципі.

Приклад. Нехай треба зашифрувати слово блокнот

01 14 17 13 16 17 21 – текст {a_n} - блокнот

18 17 14 22 26 09 15 – гамма {c_n}

19 31 31 03 10 26 04 – шифртекст {b_n} - рььгічд

18 17 14 22 26 09 15 – гамма {c_n}

01 14 17 13 16 17 21 – початковий текст {a_n} - блокнот

4. Шифрування аналітичним (функціональним) перетворенням. Символи тексту перетворюються у відповідності з деякою функціональною залежністю.

Наприклад, якщо помножити квадратну матрицю на вектор з такою ж кількістю рядків, то результатом знову буде вектор того ж розміру. Тобто якщо елементи першого вектора є символами початкового тексту, то елементи другого вектора є шифрованим текстом, а матриця є ключем. Розшифровка проводиться шляхом множення оберненої матриці на вектор шифрованого тексту.

1) Ключем є матриця– початковий текст;

2) 13 14 29 26 05 15 06 15 00 21 19 09 25 30 12 - цифрова форма початкового тексту в десятковій системі;

3) обчислення першого блоку шифрованого тексту c шляхом множення шифруючої матриці M на вектор з першого блоку початкового тексту t M ∙ t = c, тобто

1	3	2	5	2		13		253
2	0	2	0	1		14		089
1	4	1	3	2		29	=	186
4	4	2	3	1		26		249
2	5	2	2	1		05		211

4) обчислення першого блоку розшифрованого тексту t шляхом множення матриці M^-1 на вектор з першого блоку шифрованого тексту с

M^-1 c = t, тобто

-0,196	0,037	0,131	0,402	-0,308		253		13
-0,112	-0,121	0,075	-0,056	0,252		089		14
0,327	0,271	-0,551	-0,336	0,514		186	=	29
0,280	-0,196	-0,187	0,140	-0,131		249		26
-0,262	0,383	0,841	-0,131	-0,411		211		05

і т.д.

Фундаментальним правилом криптоаналізу є наступне – криптоаналітикові відомий алгоритм шифрування, але невідомий ключ. Крім того вважається, що криптоаналітик має повний текст криптограми.

Відомо багато методів криптоаналізу:

– метод повного перебору ключів;

– метод статистичного аналізу (використовуються відомі статистичні закономірності мови, якою написаний відкритий текст);

– аналітичний метод (якщо відомий алгоритм шифру і деякі частини відповідного відкритого тексту, то можна скласти систему рівнянь для визначення невідомих частин) і т.д.

та криптоаналітичних атак:

– атака при наявності тільки шифртексту;

– атака при наявності і шифртексту і відповідного відкритого тексту;

– атака при можливості вибору відкритого тексту і одержання відповідного шифртексту;

– атака при можливості вибору шифртексту і одержання відповідного відкритого тексту;