16세기 프랑스 외교관이었던 비즈네르(Blaise de Vigenere)는 시프트 암호를 개선하여 새로운 치환법을 고안하였다. 시프트 암호가 하나의 정수값을 키로 이용한 것과는 달리 비즈네르 암호는 여러 개의 정수값을 키로 이용한다. 예를 들어, 세 정수 3, 8, 0을 키로 이용한다면 평문의 첫 번째 문자는 k=3인 시프트 암호, 두 번째 문자는 k=8인 시프트 암호, 세 번째 문자는 k=0인 시프트 암호로 암호화한다. 다음 네 번째 문자는 다시 k=3인 시프트 암호로 암호화 하고 다섯 번째 문자는 k=8을 이용하는 방식으로 계속 반복한다. [ 표 2-3 ]은 평문 'CAESAR'를 키 3, 8, 0을 이용하여 비즈네르 암호로 암호화하는 과정을 나타낸다.

비즈네르 암호는 m개의 정수로 구성된 키를 표현하기 위해 m개의 알파벳으로 구성된 키워드를 이용한다. 이때 A부터 Z까지의 각 알파벳은 0부터 25까지의 각 정수와 일대일로 대응된다. 위에서 예로 사용한 키 3, 8, 0은 각각 알파벳 D, I, A와 대응되므로 키워드 DIA가 바로 키가 된다. 비즈네르 암호는 키를 만들 수 있는 경우의 수가 키워드의 길이가 m일 때 26 ^ m 가지나 되어 시프트 암호보다 훨씬 안전하다.

이후로 20세기 초반까지 플레이페어(Playfair) 암호, 힐(Hill) 암호 등 다양한 암호 방식이 등장하였다. 20세기 들어서는 통신기술의 발전과 기계식 계산기에 대한 연구를 바탕으로 두 차례의 세계대전을 통해 암호 설계와 해동에 대한 필요성이 높아지면서 암호에 대한 연구가 더욱 확발하게 진행되었다.

1949년 섀넌(Claude Elwood Shannon)은 일회성 암호쳬계(one-time pad)가 안전함을 증명했고 또한 암호체계 설계의 두 가지 기본 원칙인 혼돈과 확산이론을 제시했다. 암호체제의 설계에서 혼돈(confusion)은 평문과 암호문 사이의 상관관계를 숨기는 반면, 확산(diffusion)은 평문의 통계정 성격을 암호문 전반에 확산시켜 숨기는 역할을 한다.