В своем трактате Виженер опять повторил идею Кардано по использованию «самоключа». Заранее оговаривалась одна ключевая буква алфавита, и первая буква сообщения шифровалась по строке таблицы Тритемия, соответствующей этой букве. Вторая буква сообщения шифровалась по строке, соответствующей первой букве шифротекста и т. д.
Второй вариант использования таблицы Тритемия, предложенный Виженером, заключался в применении ключа-лозунга. По сути Виженер, объединив подходы Тритемия, Беллазо и Порта к шифрованию открытых текстов, не внёс в них ничего оригинального.
Шифр Виженера содержал в себе алфавитную квадратную таблицу Тритемия, состоявшую из 24 пошаговых ротаций влево линии стандартного латинского алфавита. В этой таблице первая горизонтальная строка называлась «линией языка», а первый вертикальный столбец — «секретной линией». Ключом могло быть любое слово, буквы которого выписывались подряд над или под буквами открытого письма. Причем, когда оно заканчивалось, то записывалось опять, циклически повторяясь, пока не заканчивался текст.
Этот ключ и был «секретом», который Беллазо называл «паролем», а Виженер назвал «лозунгом». В наше время ключевая последовательность букв или цифр получила название «гамма» по аналогии с известным музыкальным термином. Таблица Виженера легко восстанавливалась перед самим процессом шифрования, после чего могла быть уничтожена.
Предложенная Виженером шифросистема стала первым большим открытием в криптологии со времён Юлия Цезаря, которая в течение 350 лет считалась одной из самых надёжных систем. Главным её преимуществом была простота (см. таблицу).
Сообщение шифровалось буква за буквой, для чего в таблице нужно было найти столбец, обозначенный той же буквой, что и соответствующая буква ключа, и строка, обозначенная той же буквой, что и буква открытого текста, которая находилась под данной буквой ключа. Буква, которая находилась в таблице на пересечении выбранных столбца и строки, и была нужным шифросимволом.
Например, если в качестве ключа использовать слово «UKRAINE», то шифрование слова «UZHGOROD» приведет к шифровке «PHWGYESZ» (см. таблицу).
Шифр Виженера имел также некоторые из преимуществ более раннего номенклаторного типа шифра. Каждая буква открытого текста могла обозначаться в шифротексте таким числом разных шифросимволов, сколько разных букв содержалось в ключе.
Кроме того, многоалфавитная замена позволяла скрыть повторяющиеся буквы и другие внутрисловные сочетания, характерные для данного открытого текста. При этом в окончательном шифротексте использовались только 24 обычных буквы алфавита, а какие-либо специальные символы или цифры были не нужны.
Астрологические увлечения Виженера привели его к шифру, в котором шифрознаками были положения небесных тел в момент шифрования. Тем самым он попробовал перевести свои послания на «язык неба».
В ХІХ веке британский адмирал сэр Френсис Бофорт (Francis Beaufort) (1774–1857) предложил свою разновидность шифра Виженера — квадрат Бофорта (Бьюфорта). Его строками были строки квадрата Виженера, но записанные в обратном (зеркальном) порядке (см. таблицу).
Эта таблица имела одно преимущество — правила зашифрования и расшифрования были одинаковы: и в том, и в другом случае буквы выбирались из верхней алфавитной строки.
Ради исторической справедливости необходимо отметить, что таблица Бофорта была предложена ещё в ХVІІІ веке итальянцем Дж. Сестри. Однако его имя в истории оказалось забытым.
Человеком, который сумел сделать криптологию отдельной научной дисциплиной, стал английский философ и государственный деятель Френсис Бэкон (1561–1626), который был одним из умнейших людей в свое время и автором больше, чем два десятка работ, опубликованных и признанных современниками ещё при его жизни. Будучи лордом-канцлером при короле Якове I, он хорошо знал потребности государства в надёжных шифрах, поэтому его первая талантливая работа, относившаяся к 1580 году, в дальнейшем получила блестящее практическое развитие.
Посвятив криптологии специальные работы «Успех познания» и «О достоинстве и приумножении наук», он был не только теоретиком, но и талантливо применял на практике свои знания, благодаря чему занял почётное место среди выдающихся европейских криптологов. В частности, именно он в первый раз предложил свою систему тайнописи, назвав её «двухбуквенным» шифром. Практически это была «двоичная кодировка» букв латинского алфавита — то же, что используется в настоящий момент в компьютерах.