Substitutionschiffer – definition, exempel och frekvensanalys

Lär dig substitutionschiffer — definition, tydliga exempel (inkl. Caesar-chiffret) och praktisk frekvensanalys steg för steg för att knäcka kryptogram och förstå svagheter.

Författare: Leandro Alegsa

22-12-2025 22:14

Ett substitutionschiffer är en klassisk form av kryptografi där varje bokstav i klartexten ersätts med en annan bokstav enligt en fast regel. Regeln kan vara en enkel förskjutning av alfabetet eller en mer komplex, men principen är densamma: varje tecken byts ut en åt gången mot ett annat tecken.

Typer av substitutionschiffer

Vanliga varianter är:

Monoalfabetiskt (enkelt) substitutionschiffer — varje bokstav i alfabetet ersätts av en annan bokstav enligt ett enda substitutionsalfabet. Ett givet plaintext-tecken har alltid samma ciphertext-tecken.
Caesar-chiffer — en enkel form av monoalfabetisk substitution där alfabetet skiftas ett fast antal steg. Caesar-chiffret är det klassiska exemplet.
Nyckelbaserat substitutionschiffer — alfabetet byggs om utifrån ett lösenord eller nyckel, istället för ett rent skift.
Homofontiska substitut — en plaintext-bokstav kan kartläggas till flera olika ciphertext-symboler för att dölja frekvenser.
Polyalphabetiska chiffer (t.ex. Vigenère) — använder flera substitutioner växelvis för att reducera frekvensspår; tekniskt sett är detta en vidareutveckling av substitutionsidén.

Exempel — Caesar-chiffret

Ett enkelt exempel är ett Caesar-skift på +3 (A → D, B → E osv.). Om vi använder en sådan regel får vi följande substitutionsalfabet:

A → D
B → E
C → F
…
X → A
Y → B
Z → C

Med detta skift blir till exempel meningen JACK OCH JILL GICK UPPFOR BACKEN (utan diakritiska tecken för tydlighet) krypterad till MDFN RFK MLOO JLFN XSSIRU EDFNHQ.

Caesar-chiffret är med andra ord ett enkelt substitutionschiffer — lätt att förstå och att bryta, men ett bra illustrativt exempel.

Frekvensanalys — hur det fungerar

Substitutionschiffer är i allmänhet svaga mot frekvensanalys. Idén bygger på att vissa bokstäver och bokstavskombinationer förekommer oftare i ett språk än andra. Genom att räkna hur ofta varje bokstav dyker upp i chiffertexten och jämföra med kända frekvenser i språket kan man göra kvalificerade gissningar om vilken plaintext-bokstav som motsvaras av en viss ciphertext-bokstav.

Exempel på användbara egenskaper vid analys:

I svenska är e, a, n, t bland de vanligaste bokstäverna — detta skiljer sig något från engelska, där e, t, a ofta toppar.
Korta ord (t.ex. och, att, en) har typiska mönster som är lätta att känna igen i krypterad text genom bokstavspositioner och repetition.
Vanliga digrafer och trigrafer (bokstavspar/treor) som ng, st, de kan ge värdefulla ledtrådar.

Praktisk metod för att knäcka ett substitutionschiffer

En vanlig arbetsgång:

Räkna frekvensen av varje tecken i chiffertexten.
Matcha de vanligaste chifferbokstäverna mot de vanligaste bokstäverna i målspråket (t.ex. e i svenska) som första gissning.
Studera ordmönster och upprepningar — identifiera sannolika korta ord och pronomen.
Prova partiella ersättningar och kontrollera om de ger rimliga ord i klartexten; använd detta för att sprida fler säkra matchningar.
Justera genom iterativt prövande och fel (trial-and-error). Mönsterigenkänning är ofta viktigare än strikt frekvensmatchning.

I praktiken kan man också använda datorverktyg: statistiska modeller, sökning via ordbok, hill-climbing eller simulated annealing-algoritmer som optimerar en målvariabel baserad på språklig sannolikhet.

Säkerhet och moderna perspektiv

Substitutionskipher (särskilt monoalfabetiska) är inte säkra för skydd av viktig information. De erbjuder inte tillräcklig motståndskraft mot analytiska metoder och moderna datorer. För verkliga säkerhetsbehov används istället välbeprövade kryptografiska algoritmer (symmetriska block- och strömcipher, asymmetrisk kryptografi, autentisering, m.m.).

Samtidigt är substitutioner populära i pussel och undervisning eftersom de är lätta att förstå men ändå kräver tänkande att lösa. De introducerar viktiga begrepp i kryptografi, som statistik, mönster och betydelsen av nycklar.

Sammanfattning

Substitutionschiffer byter ut tecken enligt ett fast mönster och finns i många varianter. De är användbara pedagogiskt och för pussel men är sårbara för frekvensanalys och andra attackmetoder, vilket gör dem olämpliga för verklig informationssäkerhet utan kompletterande tekniker.

Exempel

Antag att det ändrade meddelandet är:

LIVITCSWPIYVEWHEVSRIQMXLEYVEOIEWHRXEXIPFEMVEWHKVSTYLXZIXLIKIIXPIJVSZEYPERRGERIM WQLMGLMXQERIWGPSRIHMXQEREKIETXMJTPRGEVEKEITREWHEXXLEXXMZITWAWSQWXSWEXTVEPMRXRSJ GSTVRIEYVIEXCVMUIMWERGMIWXMJMGCSMWXSJOMIQXLIVIQIVIXQSVVSTWHKPEGARCSXRWIEVSWIIBXV IZMXFSJXLIKEGAEWHEPSWYSWIWIEVXLISXLIVXLIRGEPIRQIVIIBGIIHMWYPFLEVHEWHYPSRRFQMXLE PPXLIECCIEVEWGISJKTVWMRLIHYSPHXLIQIMYLXSJXLIMWRIGXQEROIVFVIZEVAEKPIEWHXEAMWYEPP XLMWYRMWXSGSWRMHIVEXMSWMGSTPHLEVHPFKPEZINTCMXIVJSVLMRSCMWMSWVIRCIGXMWYMXXLIYSPH KTY

I det här exemplet används stora bokstäver för okända bokstäver och små bokstäver för bokstäver som vi känner till eller kan gissa oss till.

Genom att räkna bokstäverna ser vi att den vanligaste bokstaven är I, som vi antar är ett e. X är också ganska vanligt, och XLI förekommer många gånger; vi antar att detta är den vanligaste gruppen med tre bokstäver på engelska.

E är den näst vanligaste bokstaven. Vi har redan en gissning för e och t, så vi gissar att E är a. Vi har nu:

heVeTCSWPeYVaWHaVSReQMthaYVaOeaWHRtatePFaMVaWHKVSTYhtZetheKeetPeJVSZaYPaRRGaReM WQhMGhMtQaReWGPSReHMtQaRaRaKeaTtMJTPRGaVaVaKaeTRaWHatthattMZeTWAWSQWtSWatTVaPMRtRSJ GSTVReaYVeatCVMUeMWaRGMeWtMJMGCSMWtSJOMeQtheVeQeQeVetQSVSTWHKPaGARCStRWeaVSWeeBtV eZMtFSJtheKaGAaWHaPSWYSWeWeaVtheStheVtheVtheRGaPeRRQeVeeBGeeHMWYPFhaVHaWHYPSRRFQMtha PPtheaCCeaVaWGeSJKTVWMRheHYSPHtheQeMYhtSJtheMWReGtQaROeVFVeZaVAaKPeaWHtaAMWYaPP thMMWYRMWtSGSWRMHeVatMSWMGSTPHhaVHPFKPaZeZeNTCMteVJSVhMRSCMWMSWWVVeRCeGtMWYMttheYSPH KTY

Vi kan nu göra ytterligare några gissningar: heVe kan vara here, Rtate kan vara state och atthattMZe kan vara atthattime. Genom att fylla i dessa gissningar får vi:

hereTCSWPeYraWHarSseQithaYraOeaWHstatePFairaWHKrSTYhtmetheKeetPeJrSmaYPassGasei WQhiGhitQaseWGPSseHitQasaKeaTtiJTPsGaraKaeTsaWHatthattimeTWAWSQWtSWatTraPistsSJ GSTrseaYreatCriUeiWasGieWtiJiGCSiWtSJOieQthereQeretQSrSTWHKPaGAsCStsWearSWeeBtr emitFSJtheKaGAaWHaPSWYSWeartheStherthesGaPesQereeBGeeHiWYPFharHaWHYPSssFQitha PPtheaCCearaWGeSJKTrWisheHYSPHtheQeiYhtSJtheiWseGtQasOerFremarAaKPeaWHtaAiWYaPP thiWYsiWtSGSWsiHeratiSWiGSTPHharHPFKPameNTCiterJSrhisSCiWiSWresCeGtiWYittheYSPH KTY

Detta gör att vi kan göra fler gissningar, som leder till fler, tills vi har gissat allt:

Här pålegrandarose med grav och ståtlig luft och tog med sig betan från en glasburk i vilken den var innesluten.Det var en vacker karabé och vid den tiden okända naturforskare.Naturvetare som naturligtvis fick stora priser i vetenskaplig mening.Det fanns också runtomkring svarta prickar, som Nearonextr på ryggen och längs den andra sidan av ryggenoch skalen var överdrivet hårda och blanka med en hårda och glansiga skiktet av brännskador och vikten av insekten var mycket anmärkningsvärd och om man tar allt i beaktande kan man knappast klandra Jupiter för hans åsikt om den gyllene insekten.

Nu kan vi infoga mellanslag och interpunktion:

Här på le grand reste sig upp med en allvarlig och ståtlig ton och gav mig skalbaggen från
en glasskåp där den var innesluten. Det var en vacker scarabaeus och
vid den tiden naturligtvis okänd för naturforskare; ett stort pris ur vetenskaplig
synvinkel. Det fanns två runda svarta fläckar nära ryggens ena ände och
en lång fläck nära den andra. Skallarna var oerhört hårda och glansiga och
såg ut som bränt guld. Insektens vikt var mycket anmärkningsvärd
och med tanke på allt detta kan jag knappast klandra Jupiter för
hans åsikt om den. (Guldbaggen)

Om vi hade gissat fel skulle vi ha fått reda på det vid något tillfälle och kunnat gå tillbaka och göra en ny gissning.

Frågor och svar

F: Vad är ett substitutionschiffer?

S: Ett substitutionschiffer är en typ av kryptografi där en regel används för att ersätta varje bokstav i ett meddelande med en annan bokstav från alfabetet.

F: Hur fungerar ett substitutionschiffer?

S: I ett substitutionschiffer används en regel för att ersätta varje bokstav i meddelandet med en annan bokstav från alfabetet, en i taget.

F: Vad är ett exempel på en tabell som används i ett substitutionschiffer?

S: Tabellen i texten ger en regel för ett substitutionschiffer som kan användas för att ersätta varje bokstav med en annan bokstav från alfabetet.

F: Vad är Caesar-chiffret?

S: Caesar-chiffret är ett exempel på ett substitutionschiffer.

F: Är substitutionschiffer tillräckligt säkra för viktiga meddelanden?

S: Nej, substitutionschiffer är inte tillräckligt säkra för att användas för viktiga meddelanden.

F: Hur kan substitutionschiffer brytas?

S: Substitutionschiffer kan knäckas med hjälp av frekvensanalys, där man letar efter vanliga bokstäver i det ändrade meddelandet som sannolikt är de vanligaste bokstäverna på engelska.

F: Vad är ett vanligt pussel som går ut på att knäcka kryptogram?

S: Att knäcka kryptogram, som är meddelanden dolda med ett substitutionschiffer, är ett vanligt pussel som ofta hittas i tidningar.

Sök