C# 希尔密码

发布时间:2024年01月22日

????????希尔密码(也称为Hill Cipher)是一种经典的对称密码算法,用于加密和解密文本。它由美国数学家莱斯利·麦保尔·希尔(Leslie McBride Hill)于1929年提出。

????????希尔密码基于线性代数和矩阵运算的原理。它将明文划分为若干个长度为n的短文本块(通常为字母),并用一个n×n的密钥矩阵对每个短文本块进行加密和解密操作。

加密过程如下:

  1. 将明文划分为长度为n的短文本块。
  2. 将每个短文本块转换为一个向量。
  3. 使用n×n的密钥矩阵对每个向量进行乘法运算。
  4. 对乘法结果取模(通常是26,对应26个字母的个数)。
  5. 将加密后的向量转换回短文本块。
  6. 将加密后的短文本块合并为密文。

????????解密过程与加密过程相反,使用密钥矩阵的逆矩阵对密文进行相同的操作,以恢复原始明文。

????????希尔密码的安全性取决于密钥矩阵的选择和短文本块的长度。较长的密钥长度和短文本块长度可以增加密码的复杂性和安全性。

????????请注意,希尔密码虽然是一种经典的加密算法,但在实际应用中已经被更强大和安全性更高的加密算法所取代。如果需要更高的安全性,建议使用现代的加密算法,如AES(高级加密标准)等。

以下是使用C#实现希尔密码算法的示例代码:

using System;

class HillCipher
{
? ? private static int mod = 26;

? ? private static int[,] keyMatrix =
? ? {
? ? ? ? { 6, 24, 1 },
? ? ? ? { 13, 16, 10 },
? ? ? ? { 20, 17, 15 }
? ? };

? ? private static int[,] inverseKeyMatrix =
? ? {
? ? ? ? { 8, 5, 10 },
? ? ? ? { 21, 8, 21 },
? ? ? ? { 21, 12, 8 }
? ? };

? ? private static int[,] GetKeyMatrix(string key)
? ? {
? ? ? ? int[,] matrix = new int[3, 3];
? ? ? ? int index = 0;

? ? ? ? for (int i = 0; i < 3; i++)
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? for (int j = 0; j < 3; j++)
? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? matrix[i, j] = ((int)key[index]) % mod;
? ? ? ? ? ? ? ? index++;
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }

? ? ? ? return matrix;
? ? }

? ? private static string Encrypt(string plaintext, int[,] keyMatrix)
? ? {
? ? ? ? string encryptedText = "";
? ? ? ? int n = plaintext.Length;

? ? ? ? for (int i = 0; i < n; i += 3)
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? int[] vector = new int[3];

? ? ? ? ? ? // Create vector from plaintext block
? ? ? ? ? ? for (int j = 0; j < 3; j++)
? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? if (i + j < n)
? ? ? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? vector[j] = ((int)plaintext[i + j]) % mod;
? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? ? ? else
? ? ? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? vector[j] = 0;
? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? ? ? // Perform matrix multiplication
? ? ? ? ? ? int[] result = new int[3];

? ? ? ? ? ? for (int x = 0; x < 3; x++)
? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? for (int y = 0; y < 3; y++)
? ? ? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? result[x] += keyMatrix[x, y] * vector[y];
? ? ? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? ? ? ? ? result[x] %= mod;
? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? ? ? // Convert encrypted vector to string
? ? ? ? ? ? for (int k = 0; k < 3; k++)
? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? encryptedText += (char)(result[k] + 65);
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }

? ? ? ? return encryptedText;
? ? }

? ? private static string Decrypt(string ciphertext, int[,] inverseKeyMatrix)
? ? {
? ? ? ? string decryptedText = "";
? ? ? ? int n = ciphertext.Length;

? ? ? ? for (int i = 0; i < n; i += 3)
? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? int[] vector = new int[3];

? ? ? ? ? ? // Create vector from ciphertext block
? ? ? ? ? ? for (int j = 0; j < 3; j++)
? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? if (i + j < n)
? ? ? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? vector[j] = ((int)ciphertext[i + j]) % mod - 65;
? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? ? ? else
? ? ? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? vector[j] = 0;
? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? ? ? // Perform matrix multiplication
? ? ? ? ? ? int[] result = new int[3];

? ? ? ? ? ? for (int x = 0; x < 3; x++)
? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? for (int y = 0; y < 3; y++)
? ? ? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? result[x] += inverseKeyMatrix[x, y] * vector[y];
? ? ? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? ? ? ? ? result[x] %= mod;

? ? ? ? ? ? ? ? if (result[x] < 0)
? ? ? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? result[x] += mod;
? ? ? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? ? ? // Convert decrypted vector to string
? ? ? ? ? ? for (int k = 0; k < 3; k++)
? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? decryptedText += (char)(result[k] + 65);
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }

? ? ? ? return decryptedText;
? ? }

? ? static void Main()
? ? {
? ? ? ? string plaintext = "HELLO";
? ? ? ? string key = "HILLKEY";

? ? ? ? int[,] keyMatrix = GetKeyMatrix(key);

? ? ? ? string encryptedText = Encrypt(plaintext, keyMatrix);
? ? ? ? string decryptedText = Decrypt(encryptedText, inverseKeyMatrix);

? ? ? ? Console.WriteLine("Plaintext: " + plaintext);
? ? ? ? Console.WriteLine("Encrypted Text: " + encryptedText);
? ? ? ? Console.WriteLine("Decrypted Text: " + decryptedText);
? ? }
}
????????在这个示例中,我们使用"HILLKEY"作为密钥,并使用其生成的密钥矩阵进行加密和解密操作。示例中的明文为"HELLO"。

????????请注意,该示例仅在纯大写字母的情况下有效,并且密钥矩阵是硬编码的。在实际应用中,您可能需要添加输入检查和错误处理来增加代码的健壮性。

文章来源:https://blog.csdn.net/hefeng_aspnet/article/details/135739722
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