CIFRADO DE HILL

Fue Inventado por Lester S. Hill en 1929, y fue el primer sistema criptográfico polialfabético que era práctico para trabajar con mas de tres símbolos simultáneamente.

Este sistema es polialfabético pues puede darse que un mismo caracter en un mensaje a enviar se encripte en dos caracteres distintos en el mensaje encriptado.

Se trabaja con un alfabeto de 26 letras (A=0, B=1, ... ,Z=25).

Todas las operaciones aritméticas se realizan en la forma módulo 26, es decir que 26=0, 27=1, 28=2 etc.

Implementación

#include< conio.h >
#include < math.h >
#include < string.h >
#include < stdio.h >
#include < stdlib.h >
#include< iostream >
using namespace std;
int *euclidesExtendidoMCD(int a, int b);
int inversoMultiplicativo(int a, int z);
char *preMatriz(char *clave,char *letras,char *textCpy);
void ingresarMatriz(int d,int M[][100]);
void mostrarMatriz(int d, int M[][100]);
void multiplicarMatriz(int M[][100],int P[][100], int C[][100], int m,int p,int n);
int subMatriz(int i, int j, int M[][100],int temp[][100],int d);
int determinanteMatriz(int M[][100],int d);
void algoCifradoHill(char *text, int M[][100], int d);
void desencriHill(char *text, int M[][100], int d);
char *agrupar(char *text,char *textAgru,int d);
bool comparar(char *clave,char a,int k);
int *euclidesExtendidoMCD(int a, int b){
 
 int d,x,y;
 int x1,x2,y1,y2;
 int q,r;
 int *rpts=new int[3];
 
 if(b==0){
  d=a;
  x=1;
  y=0; 
  
  rpts[0]=d; rpts[1]=x; rpts[2]=y;
  return rpts;
 }
 x1=0; x2=1;
 y1=1; y2=0; 
 while(b >0){
  q=(a/b); r=a-q*b;
  x=x2-q*x1; y=y2-q*y1;
  a=b; b=r;
  x2=x1; x1=x;
  y2=y1; y1=y;    
 }
 //d=a;
 rpts[0]=a; rpts[1]=x2; rpts[2]=y2;
 
 return rpts;
}

int inversoMultiplicativo(int a, int z){
 
 int *resp;
 int inver;     
 
 resp=euclidesExtendidoMCD(a,z);
 
 if(resp[0]==1){
  if(resp[1]< 0)
   inver=z+resp[1];
  else if(resp[1] >0)
   inver=resp[1];    
  delete(resp);
  return inver;
 }       
 else {            
  delete(resp);
  return -1;
 }
 
}

void ingresarMatriz(int d,int M[][100]){
 
 cout< < "\n";
 for(int i=0;i< d;i++)
  for(int j=0;j< d;j++){
   do{
    
    cout< < "\t\tMatriz ["< < i+1< < "]["< < j+1< < "]: ";
    cin > >M[i][j];
    if(M[i][j]< 0 || M[i][j] >25){
     cout< < "\n\t\tDebe ingresar los numeros en el rango de 0 a 25\n";
    }
    
   }while(M[i][j]< 0 || M[i][j] >25);   
   
  }
 
}

void mostrarMatriz(int d, int M[][100]){
 
 for(int i=0;i< d;i++){
  cout< < "|";
  for(int j=0;j< d;j++)
   cout< < M[i][j]< < " ";
  cout< < "|\n";
 }
}

void multiplicarMatriz(int M[][100],int P[][100], int C[][100], int m,int p,int n){
 int s;  
 
 for (int i=0;i< m;i++){
  for(int j=0;j< n;j++){
   s=0;          
   for(int k=0;k< p;k++){
    s+=M[i][k]*P[k][j];
   }
   C[i][j]=s;
  }
 }
}

int subMatriz(int i, int j, int M[][100],int temp[][100],int d){
 
 int fil=0;
 int col=0;
 
 for(int k=0;k< d;k++){
  if(k!=i){
   col=0;
   for(int l=0;l< d;l++){
    if(l!=j){
     temp[fil][col]=M[k][l];
     col++;
    }
    
   }
   fil++;   
  }
  
 }
 return determinanteMatriz(temp,d-1);
}
int determinanteMatriz(int M[][100],int d){
 
 int temp[100][100];
 
 if(d==2){
  int deter=M[0][0]*M[1][1]-M[1][0]*M[0][1]; 
  
  return deter;
 }else{
  int deter=0;
  
  for(int j=0;j< d;j++){      
   subMatriz(0,j,M,temp,d);
   deter=deter+pow(-1,0+j)*M[0][j]*determinanteMatriz(temp,d-1);
   
  }
  
  return deter;
 }
 
}
bool comparar(char *clave,char a,int k){
 
 for(int i=0;i< k;i++){
  if(clave[i]==a)
   return false;
 }
 
 return true;
}

char *preMatriz(char *clave,char *letras,char *textCpy){
 
 int k=0,i=0; 
 bool band=true;  
 
 while(k< 25){  
  
  if(clave[k]=='j')
   clave[k]='i'; 
  
  if(clave[k]!='\0' && band==true){ 
   if(clave[k]!=' ' && clave[k] >96 && clave[k]< 123){      
    if(comparar(clave,clave[k],k)){
     textCpy[i]=clave[k];
     i++;                          
    }  
   }
  }
  else{
   if(band==true)
    k=0;
   band=false;
   if(comparar(textCpy,letras[k],i)){
    textCpy[i]=letras[k];
    i++;                          
   }
  }     
  
  k++;
 }
 textCpy[25]='\0';
 //cout< < "i: "< < i;
 return textCpy;
}

void algoCifradoHill(char *text, int M[][100], int d){
 
 char textAgru[500]; 
 
 int P[100][100],p=0;
 int C[100][100];
 int inver,deter,verfInver;
 int k=0,m=0,ini=0,tam;
 
 deter=determinanteMatriz(M,d)%26; 
 
 if(deter< 0){
  verfInver=deter+26;
  //cout< < "\n\t\tDeterminante: "< < verfInver< < "\n";
 }
 else{ 
  verfInver=deter;
  //  cout< < "\n\t\tDeterminante: "< < verfInver< < "\n";
 }
 inver=inversoMultiplicativo(verfInver,26); 
 //cout< < "\n\t\tinverso("< < verfInver< < ",26) = "< < inver< < "\n";
 
 if(deter!=0 && inver!=-1){
  strcpy(textAgru,agrupar(text,textAgru,d));
  
  tam=strlen(textAgru);
  
  cout< < "\n\t\tTexto: "< < textAgru;
  
  while(k< =tam){   
   
   if(p< d){          
    P[p][0]=textAgru[k]-97; 
    //cout< < P[p][0]< < " " ;
    p++; 
   }else{      
    multiplicarMatriz(M,P,C,d,p,1);
    for(int i=ini;i< k;i++){
     textAgru[i]=(C[m][0]%26)+97;    
     m++;
     
    }            
    ini=k+1;
    m=0;
    p=0;
    
   }  
   k++;
  }
  
  cout< < "\n\t\tTexto Encriptado: "< < textAgru;
 }else
  cout< < "\n\t\tCon la clave matrices ingresada no se puede encriptar el mensaje";
 
}

void desencriHill(char *text, int M[][100], int d){
 
 int inver,deter,verfInver; 
 int resul,tam,ini=0,p=0,k=0,m=0;
 
 int P[100][100];
 int C[100][100]; 
 int A[100][100];
 int temp[100][100];
 
 deter=determinanteMatriz(M,d)%26; 
 
 if(deter< 0){
  verfInver=deter+26;
  cout< < "\n\t\tDeterminante: "< < verfInver< < "\n";
 }
 else{ 
  verfInver=deter;
  cout< < "\n\t\tDeterminante: "< < verfInver< < "\n";
 }
 inver=inversoMultiplicativo(verfInver,26); 
 cout< < "\n\t\tinverso("< < verfInver< < ",26) = "< < inver< < "\n";
 
 if(deter!=0 && inver!=-1){
  
  for(int i = 0; i <  d; i++) 
   for(int j = 0; j <  d ;j++)               
    A[j][i] = pow(-1,i+j)*subMatriz(i,j,M,temp,d);
  
  for(int i = 0; i <  d; i++){    
   for(int j = 0; j <  d ;j++){
    resul=A[i][j]*inver;             
    if(resul< 0)
     A[i][j]=(resul%26)+26;
    else   
     A[i][j]=resul%26;
   }               
   
  } 
  tam=strlen(text); 
  
  cout< < "\n\t\tTexto: "< < text;
  
  while(k< =tam){   
   
   if(p< d){          
    P[p][0]=text[k]-97; 
    //cout< < P[p][0]< < " " ;
    p++; 
   }else{      
    multiplicarMatriz(A,P,C,d,p,1);
    for(int i=ini;i< k;i++){
     text[i]=(C[m][0]%26)+97;    
     m++;
     
    }            
    ini=k+1;
    m=0;
    p=0;
    
   }  
   k++;
  }
  
  cout< < "\n\t\tTexto Desencriptado: "< < text;
  
  
 }else
  {cout< < "\n\t\tCon la clave matrices ingresada no se puede desencriptar el mensaje";}
 cout< < endl;
 system("pause");
 
 
}
char *agrupar(char *text,char *textAgru,int d){
 
 int k=0,i=0;
 int cont=0;
 
 
 while(text[k]!='\0'){
  
  if(text[k]!=' '){
   if(cont!=d){
    textAgru[i]=text[k];
    cont++;
    i++;
   }
   else{         
    textAgru[i]=' ';
    textAgru[i+1]=text[k];
    i+=2;
    cont=1;
   }
   
  } 
  k++; 
 }
 
 while(cont< d){
  textAgru[i]='x';
  cont++;
  i++;
 }
 textAgru[i]='\0';
 
 return textAgru;
}

int main(int argc, char *argv[]) {
 char text[500];
 int M[100][100];
 int d;   
 int opcion;
 while(1)
 {
  system("cls");
  cout< < "\n\t\t\tALGORITMOS DE ENCRIPTACION HILL\n";
  cout< < "1. ENCRRIPTAR\n";
  cout< < "2. DESENCRRIPTAR\n";
  cout< < "INGRESE OPCION: ";
  cin > >opcion;
  switch(opcion)
  {
   case 1:
   {
    system("cls");
    cout< < "\n\t\t\tALGORITMOS DE ENCRIPTACION HILL - ENCRIPTACION\n";
    cout< < "\n\t\tINGRESE TEXTO: ";
    fflush(stdin);
    gets(text);
    strcpy(text,strlwr(text));
    cout< < "\n\t\tINGRESE TAMAÑO DE MATRIZ DXD: ";
    cin > >d; 
    ingresarMatriz(d,M);
    algoCifradoHill(text,M,d);
    cout< < endl;
    system("pause");
    break;
   }
   case 2:
   {
    system("cls");
    cout< < "\n\t\t\tALGORITMOS DE ENCRIPTACION HILL - DESENCRIPTACION\n";
    cout< < "\n\t\tINGRESE TEXTO: ";
    fflush(stdin);
    gets(text);
    strcpy(text,strlwr(text));
    cout< < "\n\t\tINGRESE TAMAÑO DE MATRIZ DXD: ";
    cin > >d; 
    ingresarMatriz(d,M);
    desencriHill(text,M,d);
    cout< < endl;
    system("pause");
    break; 
   }
  }
 }
 return 0;
}

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