Cifra de Vigenère: o que é e como funciona

A Cifra de Vigenère é uma cifra polialfabética: em vez de um único deslocamento para todo o texto, como na Cifra de César, cada letra recebe um deslocamento diferente, definido por uma palavra-chave.

O método foi descrito pelo italiano Giovan Battista Bellaso em 1553. Mais tarde, foi atribuído por engano ao diplomata francês Blaise de Vigenère, que publicou uma cifra parecida, e ficou com o nome dele. Durante cerca de três séculos, a cifra teve a fama de ser indecifrável.

Cada letra da palavra-chave vale um deslocamento: A vale 0, B vale 1, C vale 2, até Z, que vale 25. A palavra-chave é repetida ao longo do texto, e cada letra do texto anda o número de posições da letra da chave que está embaixo dela.

Assim, a mesma letra do texto pode virar letras diferentes no resultado, dependendo da posição. Isso esconde as frequências que entregam a Cifra de César. No playground, a chave só avança nas letras: espaços, números, sinais e letras com acento ficam como estão e não consomem a chave.

Para decifrar, quem conhece a palavra-chave faz o caminho inverso, voltando cada letra o número de posições da letra da chave.

O exemplo clássico usa a palavra-chave LEMON e o texto ATTACKATDAWN ("ataque ao amanhecer", em inglês). A primeira letra, A, anda 11 posições, o valor de L, e vira L. A segunda, T, anda 4 posições, o valor de E, e vira X. No fim, o resultado é LXFOPVEFRNHR.

Repare que o texto tem quatro letras A, e elas viram L, O, E e N, conforme a posição. Faça o teste no playground desta página: escolha Cifra de Vigenère, use a palavra-chave LEMON e digite ATTACKATDAWN.

A cifra foi usada em correspondência diplomática e militar entre os séculos XVI e XIX, inclusive pelos Confederados na Guerra Civil dos Estados Unidos. Hoje, ela aparece em aulas de criptografia, em livros, em desafios de programação e em jogos de enigmas.

A ideia por trás dela continua importante. Se a chave for aleatória, tão longa quanto o texto e usada uma única vez, a cifra se torna o one-time pad, ou cifra de uso único. Esse método, ligado ao trabalho de Gilbert Vernam em 1917, foi provado inquebrável por Claude Shannon em 1949. O problema é prático: entregar com segurança uma chave do tamanho de cada mensagem.

Pontos fortes: resiste à análise de frequência simples, que quebra a Cifra de César, e pode ser feita à mão com uma tabela de alfabetos.

Pontos fracos: a chave se repete. Charles Babbage, por volta de 1854, e Friedrich Kasiski, que publicou o método em 1863, perceberam que trechos repetidos no texto cifrado revelam o tamanho da chave. Com o tamanho da chave, o texto é separado em colunas, e cada coluna é uma Cifra de César comum, que cai com a análise de frequência. No século XX, William Friedman criou o índice de coincidência, uma medida estatística que também encontra o tamanho da chave. Hoje, um computador quebra a cifra em segundos.

Use a Cifra de Vigenère para aprender por que o tamanho e a aleatoriedade da chave importam, ou para criar enigmas.

Nunca use a Cifra de Vigenère para proteger um dado real. Para enviar um segredo, use criptografia moderna, como o AES-256-GCM, com uma chave aleatória gerada pelo computador.

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