Trong thuật tốn Caesar mở rộng, tất cả các ký tự đều dịch chuyển một khoảng cách nhƣ nhau là k. Mở rộng thuật tốn này, ta sẽ cho các ký tự cĩ thể di chuyển với những khoảng cách khác nhau. Đĩ chính là kỹ thuật thay thế đơn từ. Trong trƣờng hợp này, khố mã hố sẽ khơng cịn là một số nữa mà sẽ là một bộ 26 số từ 0 đến 25 hay, nĩi khác đi, là một hốn vị của dãy các ký tự A đến Z. Ví dụ một khố mã hố của thuật tốn thay thế đơn từ: DKVQFIBJWPESCXHTMYAUOLRGZN. Dựa vào khố này ta cĩ thể biết
Nhƣ vậy, mỗi khố của thuật tốn thay thế đơn từ là một hốn vị của chuỗi ký tự A đến Z. Khố dài nhƣ vậy nên khơng dễ dàng nhớ đƣợc nĩ. Để cĩ thể nhớ đƣợc một khố dài thì ngƣời ta thoả thuận một phƣơng pháp tạo khố từ một “từ khố” (key word) ngắn. Ví dụ, một khố thay thế đơn từ cĩ thể đƣợc tạo từ một từ khố Julius Caesar nhƣ sau:
- Viết các ký tự của từ khố liền nhau: JULIUSCAESAR
- Tính từ trái qua phải, loại đi các ký tự trùng lắp: JULISCAER
- Viết tiếp các ký tự của bảng chữ cái theo thứ tự từ ký tự cuối, ký tự
nào đã cĩ rồi thì bỏ qua: JULISCAERTVWXYZBDFGHKMNOPQ
- Nhƣ vậy là ta đã cĩ một hốn vị 26 ký tự cĩ thể dùng làm khố
Trên thực tế, ngƣời ta cĩ thể sử dụng các phƣơng pháp khác nhau để biến đổi một từ khố dễ nhớ thành một khố mã hố khĩ nhớ. Về cơ bản, các biến đổi này đều cĩ những bƣớc nhƣ loại bỏ các ký tự trùng trong từ khố và thêm các ký tự khác cho đủ 26 ký tự. Tuy nhiên, cách thức thực hiện cĩ thể khác nhau. Quy trình biến đổi từ khố thành khố cần phải đƣợc thống nhất giữa ngƣời gửi và ngƣời nhận. Trong các thuật tốn mã hố hiện đại, quy trình biến đổi từ khố ban đầu thành các khố thực sự dùng để mã hố thƣờng đƣợc cơng bố cơng khai cùng với thuật tốn mã hố.
Mỗi khố là một hốn vị của 26 ký tự nên ta cĩ tổng cộng 26! ~ 4
1026 khĩa. Đây là một số lƣợng khá lớn đối với kỹ thuật vét cạn khố nên để thám mã, ngƣời ta thƣờng sử dụng phƣơng pháp phân tích tần số ký tự xuất hiện kết hợp với việc phân tích các cụm từ thƣờng hay xuất hiện trong tiếng Anh nhƣ: THE, AND, FOR,… Với khơng gian khĩa lớn nhƣ vậy, phƣơng pháp này tồn tại khá lâu . Các phiên bản của nĩ đƣợc dùng trong các chính phủ và quân đội cho đến thời kỳ trung đại . Cĩ thể làm cho phƣơng pháp này mạnh hơn bằng cách thực hiện thay thế mỗi ký tự nhiều lần với nhiều khĩa khác nhau.