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Eine Polygrammsubstitution greift nun diese vermeintlich letzte Schwachstelle der antistatistischen Verfahren an und ersetzt immer mehrere Zeichen auf einmal; in der Regel jedoch Zeichenpaare, wodurch man von einem Digraph-Chiffre spricht. Zum einen ergibt sich dadurch wieder eine wesentliche homogenere Verteilung der Geheimtextzeichen, zum anderen wird die Suche nach typischen Buchstabenpaaren wie "er", "ne", "qu" oder "st" dadurch erschwert, denn diese werden ja stets gemeinsam chiffriert. (Allerdings sei direkt an dieser Stelle angemerkt, daß auch diese Silben natürlich eine bestimmte Wahrscheinlichkeit innerhalb eines hinreichend langen Textes besitzen. Von daher sind auch Polygrammsubstitutionen nicht gegen Häufigkeitsanalysen gefeit.)
Playfair-Chiffre
Das Playfair-Chiffre wurde 1854 vom britischen Physiker Charles Wheatstone erfunden und bis zum ersten Weltkrieg eingesetzt. Seine Sicherheit erlangt es vor allem durch die relative Komplexität seines Verfahrens12:
Der Klartext wird zunächst von Leer- und Satztzeichen befreit und alle Buchstaben zu Großbuchstaben umgewandelt, außerdem wird J zu I. Zwei aufeinanderfolgende gleiche Buchstaben werden durch einen einzelnen und ein X ersetzt. "Otto" wird damit zu "OT XO". Sollte es sich im Klartext um eine ungerade Anzahl von Zeichen handeln, so wird auch der letzte, einzeln stehende Buchstabe durch ein X ergänzt.
Als Passwort dient ein beliebiger Schlüsselsatz. Seine Buchstaben werden in einer 5x5 Matrix angeordnet, mit jeweils 5 Zeichen pro Zeile (5 Zeilen). Wenn ein Buchstabe bereits vorkam, wird er nicht ein zweites Mal aufgeführt. Die noch freien Felder werden einfach in alphabetischer Reihenfolge der noch nicht vorgekommenen Buchstaben aufgefüllt, wobei das zugrundegelegte Alphabet kein J enthält (um eine 5x5 Matrix zu erreichen). Beim Schlüsselsatz »IT Sicherheit macht tierisch Spass« lautet die zugehörige Matrix also:
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| 1 | I | T | S | C | H |
| 2 | E | R | M | A | P |
| 3 | B | D | F | G | K |
| 4 | L | N | O | Q | U |
| 5 | V | W | X | Y | Z |
Die Zeichen des Klartexts, der bereits weiter oben vorbereitet wurde, werden nun immer paarweise, in sogenannten Digrammen, verschlüsselt.
Dabei betrachtet man, ob diese beiden Zeichen in der Schlüsselwortmatrix in derselben Zeile liegen. Wenn dem so ist, dann substituiert man sie durch das Zeichen, das jeweils rechts vom Klartextzeichen zu finden ist. Befindet sich rechts kein Zeichen, beginnt man wieder zu Anfang derselben Zeile. "IS" wird im Falle der obigen Matrix also zu "TC" werden.
Liegen die beiden Zeichen jedoch nicht in derselben Zeile, sondern stattdessen in derselben Spalte, dann wählt man, ganz analog, den jeweils darunter zu findenden Buchstaben. "EV" würde im Falle der obigen Matrix damit zu "BI" werden.
Liegen die beiden Buchstaben weder in einer gemeinsamen Spalte, noch in einer gemeinsamen Zeile, dann wählt man die Buchstaben, die die Verbindungspunkte zwischen den Zeilen und Spalten der Klartextzeichen bilden. "TF" würde somit werden zu "SD".
Die Entschlüsselung würde entsprechend ablaufen. Alles, was dazu nötig ist, ist das Schlüsselwort und die Interpretationsgabe, Wörter mit J als solche zu erkennen. "IA HR" bedeutet nämlich "Jahr". Wie bereits weiter oben angedeutet, lässt sich auch beim Playfair Chiffre anhand der Häufigkeit bestimmter Silben Rückschlüsse auf den Klartext ziehen und dies trägt zu seiner Entschlüsselung bei. Liegen außerdem die Zeichen nicht in derselben Spalte und Zeile, dann würde - im Beispiel "SD" bedeutet "TF" - auch automatisch gelten "DS" bedeutet "FT" und jeweils umgekehrt.
Sicherheitseinschätzung
Alle vorgestellten kryptographischen Ansätze haben ihre Schwächen. Vielleicht erscheint das auch nicht unbedingt als Verwunderung, denn der jüngste ist über 100 Jahre alt, der älteste weit über 2000. Man muß bei der Einschätzung ihrer Sicherheit bedenken, daß bestimmte statistische Verfahren zum Brechen der jeweiligen Verschlüsselung nicht ohne weiteres ohne technologische Hilfe, wie zum Beispiel Computer, nachvollziehbar sind. Und obwohl heutzutage gilt, daß Sicherheit niemals durch Unklarheit des zugrundeliegenden Systems erlangt werden soll, werden die Verfahren zum Zeitpunkt ihrer Entwicklung doch einen ausreichenden Schutz geboten haben. Selbst heute gilt eine Verschlüsselung dann als sicher, wenn sie bislang von niemandem geknackt wurde. Dies war sicher auch lange Zeit für das simple Verschiebechiffre der Fall.
Im Rahmen der vorgestellten Verfahren setzt jedoch nur die homophone Verschlüsselung auf eine mathematisch/logische Grundlage ihrer Entwicklung und beeindruckt durch eine, selbst nach heutigen Maßstäben, stattliche Sicherheit bei entsprechend kurzen Texten.
Bevor nun in späteren Artikeln auf die mechanischen Wunderwerke des 20. Jahrhunderts eingegangen wird, möchten wir nochmal den Blick auf andersartige Arten der Verschlüsselung wenden.
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