I cifrari poligrafici sono cifrari di sostituzione letterale, in cui un carattere del testo in chiaro viene cifrato con due o più caratteri sostitutivi che vanno a formare il testo in cifra.

Molti di questi cifrari fanno uso di una matrice quadrata in cui inserire l’alfabeto chiaro: se è di venticinque lettere per esempio la matrice sarà 5x5. A questo punto per fare la cifratura si cerca la lettera nella matrice e la si cifra con la coppia di numeri o lettere che identificano la riga e la colonna, a sua volta questa coppia di caratteri viene cifrata con metodi più o meno complessi.

Il più antico cifrario poligrafico è la scacchiera di Polibio che però più che un codice scritto era un codice utile per comunicazioni visive a mezzo di torce luminose. Invece molto più recenti e sicuri sono il Playfair Cypher e il Cifrario bifido di Delastelle tanto da essere stati usati in tutte e due le guerre mondiali.

Come anticipato nell’introduzione la Scacchiera di Polibio è un cifrario poligrafico che fu usto per trasmettere attraverso segnali luminosi, poi vedremo come.

La parte interessante di questo sistema su cui si basano altri cifrari più recenti e sicuri è la generazione di una matrice quadrata in cui inserire l’alfabeto chiaro e ottenere le coppi cifranti attraverso l’incrocio di righe e colonne.

Usando l’alfabeto latino di 26 lettere sorge un problema, per ottenere una matrice quadrata 5x5 cioè di 25 caratteri totali è necessario eliminarne uno. La migliore scelta è quella di fondere K con Q che non sono molto usate ed in più sono simili foneticamente, oltre al fatto che evitare l’uso della Q non è che un bene in quanto ha la brutta abitudine di farsi seguire dalla U, fatto che può fornire utili indicazioni ad un crittanalista.

La tabella che ne consegue è la seguente:

Ogni lettera dunque è rappresentata da una coppia di numeri, che non sono altro che gli indici di riga e di colonna che la contraddistinguono.

Per esempio la frase nemici alle porte risulterà:

Il sistema di cifratura di Polibio può essere rafforzato costruendo la scacchiera basandosi su una parola chiave facile da ricordare e scrivendola nelle prime caselle della matrice omettendo naturalmente le lettere doppie, e scrivendo poi di seguito ed in ordine tutte le restanti lettere.

Per esempio se la parola chiave è IMMOBILE scriveremo IMOBLE e la tabella apparirà così:

Per esempio la frase Usando la parola chiave diventa:

Il cifrario di Playfair che prende il nome non dal suo inventore, il fisico Sir Charles Wheatstone ma da colui che lo ha fatto conoscere cioè Lyon Playfair Barone di St. Andrews.

Questo sistema deriva direttamente dalla Scacchiera di Polibio, ma ne differisce nel sistema di cifratura che questa volta non si fa lettera per lettera ma a coppie di due cioè a diagrammi, e in modo diverso a seconda di come sono distribuite le due lettere da cifrare nella scacchiera.

La scacchiera viene costruita in modo del tutto uguale a quella di Polibio con la chiave computer:

A questo punto il messaggio chiaro viene spezzato in coppie di lettere ognuna delle quali viene cifrata tenendo conto delle seguenti regole:

L’inserimento delle nulle fra le doppie è anche un importante strategia per rendere un po’ più difficile la vita ai crittoanalisti che altrimenti potrebbero sfruttarle a loro favore nell’analisi delle frequenze, infatti le doppie sono costituite solo da alcune lettere.

Esempio:

Il cifrario bifido di Delastelle

Come i due cifrari che abbiamo visto precedentemente anche il cifrario di Delastelle è un cifrario poligrafico che si basa su una matrice 5x5, ed è stato inventato nel XIX secolo da uno dei più importanti crittologi francesi, nonostante fosse un dilettante, ossia Félix-Marie Delastelle.

Il primo passo da fare è, come nei casi precedenti, quello di costruire una matrice 5x5 basata su di una parola chiave.

Una volta fatto questo si procede seguendo queste tre semplici ma potenti regole:

1. Il messaggio viene suddiviso in spezzoni di cinque lettere sotto ciascuna delle quali viene scritto il numero di colonna e ancora più sotto il numero di riga che la contraddistingue. Se l’ultimo blocco non è di cinque lettere lo si completa aggiungendo delle X.
2. Si procede scrivendo le cifre di ogni blocco in orizzontale: prima riga del primo blocco seguita dalla seconda riga del primo blocco, prima riga del secondo blocco seguita dalla seconda riga del secondo blocco e così via… Una volta ottenuta la stringa di cifre con il doppio di caratteri del messaggio originale si procede accoppiandole a due a due.
3. A questo punto, utilizzando nuovamente la matrice, si sostituisce ogni coppia di numeri con la lettera che da essi viene individuata nella matrice stessa, così da ottenere il testo in cifra definitivo (la prima cifra costituisce la colonna mentre la seconda la riga).

Esempio:

Per esempio cifriamo la frase "Un geniale crittografo" con la matrice individuata dalla parola chiave ARANCIA:

        Punto 2:

        Punto 3:

Delastelle inventò anche un cifrari trifido basato sulla matrice tridimensionale 3x3x3 di 27 caratteri, dunque inserito l’intero alfabeto di ventisei caratteri avanza ancora una cella che si può utilizzare con un carattere qualsiasi, per esempio lo spazio.

Anche il cifrario di Delastelle ormai non viene più ritenuto abbastanza sicuro infatti è possibile decrittarlo secondo dei sistemi crittoanalitici.