A. 什么是希尔密码
希尔密码(Hill Password)是运用基本矩阵论原理的替换密码，由Lester S. Hill在1929年发明。每个字母当作26进制数字:A=0, B=1, C=2... 一串字母当成n维向量，跟一个n×n的矩阵相乘，再将得出的结果模26。注意用作加密的矩阵(即密匙)在\mathbb_^n必须是可逆的，否则就不可能译码。只有矩阵的行列式和26互质，才是可逆的。
希尔密码是基于矩阵的线性变换，希尔密码相对于前面介绍的移位密码以及放射密码而言，其最大的好处就是隐藏了字符的频率信息，使得传统的通过字频来破译密文的方法失效.希尔密码不是足够安全的，如今已被证实。
B. 希尔密码原理
希尔密码（Hill Cipher）是运用基本矩阵论原理的替换密码，由Lester S. Hill在1929年发明。每个字母当作26进制数字：A=0, B=1, C=2... 一串字母当成n维向量，跟一个n×n的矩阵相乘，再将得出的结果MOD26。
中文名
希尔密码
外文名
Hill Cipher
原理
基本矩阵论
类别
替换密码
提出者
Lester S. Hill
快速
导航
产生原因
原理
安全性分析
例子
简介
希尔密码是运用基本矩阵论原理的替换密码，由Lester S. Hill在1929年发明。
每个字母当作26进制数字：A=0, B=1, C=2... 一串字母当成n维向量，跟一个n×n的矩阵相乘，再将得出的结果模26。
注意用作加密的矩阵（即密匙）在必须是可逆的，否则就不可能解码。只有矩阵的行列式和26互质，才是可逆的。
产生原因
随着科技的日新月异和人们对信用卡、计算机的依赖性的加强，密码学显得愈来愈重要。密码学是一门关于加密和解密、密文和明文的学科。若将原本的符号代换成另一种符号，即可称之为广义的密码。狭义的密码主要是为了保密，是一种防止窃文者得知内容而设的另一种符号文字，也是一般人所熟知的密码。
使用信用卡、网络账号及密码、电子信箱、电子签名等都需要密码。为了方便记忆，许多人用生日、电话号码、门牌号码记做密码，但是这样安全性较差。
为了使密码更加复杂，更难解密，产生了许多不同形式的密码。密码的函数特性是明文对密码为一对一或一对多的关系，即明文是密码的函数。传统密码中有一种叫移位法，移位法基本型态是加法加密系统C=P+s(mod m)。一般来说，我们以1表示A，2表示B，……，25表示Y，26表示Z，以此类推。由于s=0时相当于未加密，而0≤s≤m-1（s≥m都可用0≤s≤m-1取代），因此，整个系统只有m-1种变化。换言之，只要试过m-1次，机密的信息就会泄漏出去。
由此看来，日常生活中的密码和传统的密码的可靠性较差，我们有必要寻求一种容易将字母的自然频度隐蔽或均匀化，从而有利于统计分析的安全可靠的加密方法。希尔密码能基本满足这一要求。
原理
希尔加密算法的基本思想是，将d个明文字母通过线性变换将它们转换为d个密文字母。解密只要作一次逆变换就可以了，密钥就是变换矩阵本身。[1]
希尔密码是多字母代换密码的一种。多字母代换密码可以利用矩阵变换方便地描述，有时又称为矩阵变换密码。令明文字母表为Z，若采用L个字母为单位进行代换，则多码代换是映射f：Z→Z。若映射是线性的，则f是线性变换，可以用Z上的L×L矩阵K表示。若是满秩的，则变换为一一映射，且存在有逆变换K。将L个字母的数字表示为Z上的L维矢量m，相应的密文矢量c，且mK=c，以K作为解密矩阵，可由c恢复出相应的明文c·K=m。
在军事通讯中，常将字符（信息）与数字对应（为方便起见，我们将字符和数字按原有的顺序对应，事实上这种对应规则是极易被破解的）：
abcde…x y z
12345…242526
如信息“NOSLEEPPING”对应着一组编码14,15,19,12,5,5,16,16,9,14,7。但如果按这种方式直接传输出去，则很容易被敌方破译。于是必须采取加密措施，即用一个约定的加密矩阵K乘以原信号B，传输信号为C=KB（加密），收到信号的一方再将信号还原（破译）为B=KC。
C. c语言编写hill密码
// 希尔算法的加密与解密
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <conio.h>
#include <ctype.h>
#include <memory.h>// nDime为全部变量，可逆矩阵的维数
int nDime;
int index = 0;// MAXN为明文的最大长度
const int MAXN = 256;// 矩阵相乘，a是一个列为1的矩阵
void MultiplyMatrix(int a[], int b[][10], int *text)
{
int i, j, t; for (i = 0; i < nDime; i++)
{
t = 0;
for (j = 0;j < nDime; j++)
t += b[i][j] * a[j];
text[index++] = t;
}
}// 求行列式的值
int determinant(int m[][10], int size)
{
int row, column;
int temp1[10], temp2[10], t; for (column = 0; column < size; column++)
{
temp1[column] = m[0][column];
temp2[column] = m[0][column];
}
for (row = 1; row < size; row++)
{
for (column = 0; column < size; column++)
{
int diff = column - row;
int sum = column + row;
if (diff < 0)
diff += size;
if (sum >= size)
sum %= size;
temp1[diff] *= m[row][column];
temp2[sum] *= m[row][column];
}
}
t = 0;
for (row = 0; row < size; row++)
t += temp1[row] - temp2[row]; return t;
}// 求矩阵中某一元素的代数余子式
int func(int matrix[][10], const int i, const int j)
{
int row, column, m, n;
int NewMatrix[10][10]; m = n = 0;
for (row = 0; row < nDime; row++)
{
if (i == row)
continue;
for (column = 0; column < nDime; column++)
{
if (j == column)
continue;
NewMatrix[m++][n++] = matrix[row][column];
}
}
printf ("New Array:\n");
for (row = 0; row < nDime - 1; row++)
{
for (column = 0; column < nDime - 1; column++)
printf("%d ", NewMatrix[row][column]);
printf("\n");
} int sign = (!((i + j) % 2)) ? 1 : -1;
return sign * determinant(NewMatrix, nDime - 1);
}// 对矩阵求逆，cm矩阵与m矩阵互逆
void ConverseMatrix(int m[][10], int cm[][10])
{
// 矩阵求逆，利用数学公式A（逆）= (1 / |A|)乘以A*
// 其中，|A|表示行列式A的值，而A*表示矩阵A的伴随矩阵
int row, column;
int StarMat[10][10]; // StarMat表示m的伴随矩阵
int t; // 初始化伴随矩阵
for (row = 0; row < 10; row++)
for (column = 0; column < 10; column++)
StarMat[row][column] = 0; // 求伴随矩阵
for (row = 0; row < nDime; row++)
for (column = 0; column < nDime; column++)
{
StarMat[row][column] = func(m, row, column);
printf("伴随矩阵：%d", StarMat[row][column]);
} // 求行列式的值
t = determinant(m, nDime); // 求出逆向矩阵
for (row = 0; row < nDime; row++)
for (column = 0; column < nDime; column++)
cm[row][column] = StarMat[row][column] / t;
// 输出逆向矩阵
for (row = 0; row < nDime; row++)
for (column = 0; column < nDime; column++)
printf("%d ", cm[row][column]);
printf("\n");
}// 希尔加密及解密算法
void ShellPassword(int *OText, int TextLen, int matrix[][10], int *text)
{
int i, j, n, a[10];
// 判断要将OText分成几部分
n = TextLen / nDime;
if (TextLen % nDime)
n++; // 矩阵相乘
// 将OText分成的几部分分别与matrix矩阵相乘
for (i = 0; i < n; i++)
{
for (j = 0; j < 10; j++)
a[j] = 0;
for (j = 0; j < nDime; j++)
a[j] = OText[i * nDime + j];
MultiplyMatrix(a, matrix, text);
}
}
int main(void)
{
int i, temp, row, column;
// matrix存放加密或解密矩阵，Password为加密后的结果
// OText存放原文转换为普通数字，如A~1，Z~26
int matrix[10][10], ConMatrix[10][10], OText[MAXN], Password[MAXN], OriText[MAXN];
char text[MAXN];
char sel; printf("=================================================\n");
putchar('\n');
printf(" SHELL加密解密器\n");
putchar('\n');
printf("=================================================\n"); while (1)
{
// 初始化矩阵
for (row = 0; row < 10; row++)
for (column = 0; column < 10; column++)
matrix[row][column] = 0; putchar('\n');
printf("1.加密\n");
printf("2.解密\n");
printf("0.退出\n");
printf("请输入你的选择:\n");
sel = getche(); switch (sel)
{
case '1':
printf("\n请输入原文:\n");
memset(text, '\0', sizeof(text) / sizeof(char));
memset(Password, 0, sizeof(Password) / sizeof(int));
gets(text); printf("输入加密矩阵的维数，维数不能超过10维:\n");
scanf("%d", &nDime);
printf("输入矩阵，该矩阵必须为可逆矩阵，否则将不能进行解密:\n");
// 可逆矩阵即，设A为n阶矩阵，如果存n在阶矩阵B使得AB=BA=1
// 则矩阵A是可逆的，称B是A的逆矩阵
for (row = 0; row < nDime; row++)
for (column = 0; column < nDime; column++)
scanf("%d", &matrix[row][column]);
// 将小写字母转换为大写字母
for (i = 0; text[i] != '\0'; i++)
if (islower(text[i]))
text[i] |= 0x20;
// OText存放将字母转换为相应数，如A~1，Z~26
for (i = 0; i < MAXN; i++)
OText[i] = 0;
for (i = 0; text[i] != '\0'; i++)
OText[i] = text[i] - 'A' + 1;
// 加密
ShellPassword(OText, strlen(text), matrix, Password);
// 将加密后的内容打印出来
printf("加密后的内容为:\n");
for (i = 0; i < strlen(text); i++)
printf("%d ", Password[i]);
putchar('\n');
break;
case '2':
break;
case '0':
return 0;
default:
break;
}
getchar();
} return 0;
} 译码算法我会在明天上传上来，你的加密密钥是一个三阶的数组，密文C是：1729 2514 811 1659 2472 858 1739 2514 849 1902 2736 905 1659 2472 858
D. 为什么说加法密码、乘法密码、仿射密码、置换密码、Hill密码以及Vigenere密码
加法密码就是真典密码学中的恺撒密码格式是：密文=(明文+密钥)mod26,剩法密码是恺撒密码发展出来，格式是：密文=明文x实钥mon26；置换密码就是在简单的纵行换位密码中，明文以固定的宽度水平的写在一张图表纸上，密文按垂直方向读出，解密就是密文按相同的宽度垂直的写在图表纸上，然后水平的读出明文。希尔密码（Hill Cipher）是运用基本矩阵论原理的替换密码，由Lester S. Hill在1929年发明。每个字母当作26进制数字：A=0, B=1, C=2... 一串字母当成n维向量，跟一个n×n的矩阵相乘，再将得出的结果MOD26；Vigenere是恺撒密码演变而来。使用一系列凯撒密码组成密码字母表的加密算法，属于多表密码的一种简单形式。
有兴趣可以了解一下古典密码学，这里面都有。