CryptoMatrix 2.1

CryptoMatrix

Sistema de Criptografia por Matriz com Chave Compartilhada

1. Visão Geral

Implementa um sistema de criptografia e decriptação baseado em uma matriz 3D determinística de símbolos ASCII imprimíveis. A matriz é gerada a partir de uma passphrase compartilhada, usando SHA‑256 para derivar a SEED e PBKDF2‑HMAC‑SHA256 para proteger a chave de autenticação (MAC). Cada caractere do texto é convertido em coordenadas (camada (dd), linha (rr), coluna (cc)) na matriz.

2. Dependências e Considerações

Note

Todas as dependências são nativas do Python.

• Módulos Utilizados:
  • secrets, random, string, os, math para geração de números aleatórios, manipulação de terminal e cálculo de dimensões.
  • hashlib, hmac, hashlib.pbkdf2_hmac — SHA‑256 e PBKDF2 para derivação de chaves e HMAC‑SHA256 para integridade.
• Parâmetros Principais:
  • PBKDF2_ITERATIONS = 100 000, KEY_LEN = 64, SALT_LEN = 16 para configurações de PBKDF2 e tamanho de salt/MAC.
  • MIN_CELLS = 97 (número de símbolos únicos) e MAX_CELLS = 1000 — limites para dimensão da matriz.
• Conjunto de Símbolos: 95 símbolos ASCII imprimíveis (incluindo o espaço), com a adição dos caracteres Ç e ç.
• Validação de Mensagem: somente caracteres do conjunto acima são permitidos. Considere ver validate_message().

3. Explicação Detalhada do Código

3.1 Função derive_matrix_seed

Objetivo: derivar um SEED fixo para geração da matriz a partir da passphrase.

• Entrada: passphrase: str
• Processamento: SHA‑256 da passphrase (UTF‑8).
• Saída: matrix_seed: bytes (32 bytes)

3.2 Função derive_mac_key

Objetivo: derivar a chave de autenticação (MAC) segura via PBKDF2.

• Entrada: passphrase: str, salt: bytes (16 bytes)
• Processamento: PBKDF2‑HMAC‑SHA256 com PBKDF2_ITERATIONS e dklen=KEY_LEN, retorna a metade final dos bytes.
• Saída: mac_key: bytes (32 bytes)

3.3 Função decide_dimensions

Objetivo: escolher dimensões (depth, rows, cols) para a matriz 3D de modo que MIN_CELLS ≤ depth×rows×cols ≤ MAX_CELLS.

• Entrada: seed_int: int (inteiro derivado de matrix_seed).
• Processamento:
  1. Gera todos os candidatos (d,r,c) dentro dos limites.
  2. Filtra aqueles com produto ≥ MIN_CELLS e ≤ MAX_CELLS.
  3. Escolhe aleatoriamente um candidato usando random.seed(seed_int).
• Saída: tupla (depth, rows, cols)

3.4 Função generate_matrix

Objetivo: construir a matriz 3D embaralhada de símbolos.

• Entrada: matrix_seed: bytes, depth, rows, cols: int.
• Processamento:
  1. Cria lista inicial ml com todos os SYMBOLS. Se necessário, repete até alcançar depth×rows×cols elementos.
  2. Trunca ml ao tamanho exato e embaralha determinísticamente usando random.Random(int.from_bytes(matrix_seed)).
  3. Garante presença de todos os símbolos: substitui duplicatas por símbolos faltantes.
  4. Converte ml em estrutura 3D: listas de camadas, linhas e colunas.
• Saída: matrix: list[list[list[str]]]

3.5 Função print_matrix

Objetivo: exibir cada camada da matriz no terminal.

• Entrada: matrix.
• Processamento: para cada camada, imprime cabeçalho de colunas e linhas com ANSI colors.
• Saída: visualização formatada no console.

3.6 Função encrypt

Objetivo: cifrar uma mensagem usando a matriz e gerar tag MAC.

• Entrada: msg: str, matrix, mac_key.
• Processamento:
  1. Mapeia cada símbolo da matriz às suas coordenadas (d,r,c).
  2. Para cada caractere da mensagem:
     • Escolhe coordenada aleatória não usada (pool) e concatena como 6 dígitos (“ddrrcc”).
     • Se pool esgotar, reinicializa para manter diversidade.
  3. Guarda default_raw_ct (com zeros) e gera display_ct (com corte de zeros).
  4. Calcula HMAC‑SHA256 sobre raw com mac_key, produzindo tag.
• Saída: (display_ct: str, tag: str)

3.7 Função decrypt

Objetivo: validar integridade e reconstruir o texto original.

• Entrada: ct (ignored), tag: str, matrix, mac_key.
• Processamento:
  1. Recalcula HMAC sobre default_raw_ct e compara com tag; falha se divergente.
  2. Divide raw em blocos de 6 dígitos e converte em (d,r,c) para lookup na matriz.
• Saída: mensagem original str

3.8 Função validate_message

Objetivo: garantir que a mensagem contenha apenas símbolos permitidos.

• Entrada: msg: str
• Processamento: verifica `all(ch in SYMBOLS)`.
• Saída: bool

3.9 Função clear_terminal

Objetivo: limpar a tela do terminal.

• Entrada: nenhuma
• Processamento: Identifica o sistema operacional e executa o comando apropriado para limpar a tela.
• Saída: nenhuma

3.10 Função main

Objetivo: orquestrar o fluxo de geração da matriz, criptografia e decriptação.

• Solicita passphrase, deriva matrix_seed e mac_key.
• Decide dimensões e gera matriz.
• Loop de input até mensagem válida.
• Chama encrypt, exibe ciphertext, tag e salt.
• Chama decrypt para demonstrar decriptação e exibe resultado.

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Instalação

Important

Requer Python 3.6 ou superior para garantir compatibilidade total com os recursos utilizados no código

Clone o repositório:

git clone https://github.com/seu-usuario/CryptoMatrix.git

Acesse o diretório:

cd CryptoMatrix/

Execute a ferramenta:

python3 cryptoMatrix.py

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Apoio ao Projeto

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Este projeto está licenciado sob a GNU Affero General Public License v3.0 (Modificada)

1.1

CryptoMatrix

Sistema de Criptografia por Matriz com Chave Compartilhada

1. Visão Geral

Esse código implementa um sistema simples de criptografia e decriptação baseado na geração de uma matriz quadrada embaralhada contendo as letras do alfabeto (com acréscimo da letra "Ç"). A matriz é gerada de forma determinística a partir de uma chave compartilhada, permitindo que tanto a parte que criptografa quanto a parte que descriptografa possam reproduzir exatamente a mesma configuração.

Cada caractere da mensagem é representado pela posição (linha e coluna) em que ocorre na matriz. Quando um caractere se repete, uma posição diferente é escolhida para criptografia. Para os espaços, o sistema utiliza tokens especiais: cada token é formado por um prefixo aleatório (qualquer letra de A-Z, exceto Ç) seguido por dois dígitos aleatórios, facilitando sua identificação durante a decriptação.

2. Dependências e Considerações

• Módulos Utilizados:
  • random: Para gerar números aleatórios e embaralhar a lista de caracteres.
  • string: Para acessar a constante ascii_uppercase, que fornece as letras maiúsculas de A-Z.
• Uso da Chave: A chave fornecida pelo usuário é usada para definir a SEED do gerador de números aleatórios (random.seed(key)), garantindo que a matriz gerada seja a mesma para uma mesma chave em processos distintos.
• Aplicações Reais:
  • Comunicação segura entre partes que compartilham uma chave secreta.
  • Criação de puzzles ou desafios de criptografia.
  • Implementações educacionais para introdução aos conceitos de substituição de caracteres e criptografia simétrica com matriz.

3. Explicação Detalhada do Código

3.1 Função generate_matrix

Objetivo e Funcionamento:

• Entrada: key (chave para definir o estado do gerador aleatório) e size (dimensão da matriz quadrada, padrão 7).
• Processamento:
  1. Cria base_alphabet contendo letras A–Z e a letra "Ç".
  2. Define a semente do gerador aleatório com random.seed(key) para garantir determinismo.
  3. Inicializa matrix_list com uma cópia de base_alphabet, assegurando ao menos uma de cada letra.
  4. Duplica base_alphabet até que matrix_list tenha pelo menos size×size elementos.
  5. Embaralha matrix_list e trunca para o tamanho exato de size×size.
  6. Verifica letras faltantes em matrix_list e substitui posições duplicadas para garantir presença de todas as letras.
  7. Divide matrix_list em sublistas de comprimento size, formando a matriz final.
• Saída: Retorna a matriz gerada — uma lista de listas (list[list[str]]) com size linhas e size colunas.

3.2 Função print_matrix

Objetivo e Funcionamento:

• Entrada: matrix (a matriz gerada).
• Processamento: Percorre cada linha da matriz e imprime o número da linha e os caracteres, separados por espaços.
• Saída: Exibição da matriz no console de forma organizada.

3.3 Função encrypt

Objetivo e Funcionamento:

• Entrada: message (mensagem a ser criptografada) e matrix.
• Processamento:
  1. Inicializa a string encrypted.
  2. Constrói positions_full mapeando cada caractere da matriz para suas posições (linha, coluna).
  3. Cria positions_pool como uma cópia de positions_full para gerenciar as posições usadas.
  4. Para cada caractere da mensagem (em maiúsculas):
     • Se for espaço, gera um token com um prefixo aleatório (A-Z) e dois dígitos aleatórios (entre 11 e 77).
     • Para outros caracteres, seleciona e remove uma posição aleatória da pool; se esgotada, reinicializa a pool.
• Saída: Mensagem criptografada, composta por tokens representando as posições ou espaços.

3.4 Função decrypt

Objetivo e Funcionamento:

• Entrada: encrypted_text: texto criptografado; matrix: matriz utilizada na criptografia.
• Processamento:
  • Verifica, token por token, se representa um espaço (token de 3 caracteres) ou um caractere da matriz (token de 2 dígitos).
  • Converte os tokens de 2 dígitos em índices para recuperar o caractere correspondente da matriz.
• Saída: Retorna a mensagem original descriptografada.

3.5 Função validate_message

Objetivo e Funcionamento:

• Entrada: msg (Mensagem que será validada pela função antes de ser criptografada).
• Processamento:
  1. Aplica re.fullmatch(r"[A-ZÇ ]+", msg) para verificar se msg contém apenas:
  • Letras maiúsculas A–Z
  • Cedilha Ç
  • Espaços
  2. Retorna True se corresponder ao padrão, caso contrário False.
• Saída: bool — True para mensagem válida; False caso haja qualquer outro caractere.

3.6 Função clear_terminal

Objetivo e Funcionamento:

• Entrada: nenhuma.
• Processamento:
  1. Verifica o sistema operacional via os.name:
  • Se for 'nt', executa cls (Windows).
  • Senão, executa clear (Linux/macOS).
  2. Chama os.system com o comando apropriado para limpar o terminal.
• Saída: nenhuma (efeito colateral no terminal).

3.7 Função main

Objetivo e Funcionamento:

• Solicita a chave e gera a matriz determinística.
• Exibe a matriz e solicita a mensagem a ser criptografada.
• Criptografa a mensagem e exibe o resultado.
• Descriptografa a mensagem e exibe a mensagem original.
• O bloco if __name__ == "__main__": garante que a função main seja executada apenas quando o script for chamado diretamente.

4. Possíveis Aplicações em Cenários Reais

• Comunicação Segura: Permite o envio de mensagens criptografadas entre partes que compartilham uma chave secreta.
• Desafios e Puzzles: Pode ser adaptado para criar enigmas ou desafios onde os jogadores precisam descobrir a chave para interpretar uma mensagem oculta.
• Ensino: Ideal para uso didático, introduzindo conceitos de criptografia por substituição e uso de chaves compartilhadas.

5. Observações Finais

• A utilização de tokens especiais para espaços, com prefixos aleatórios (de A-Z), torna a mensagem criptografada menos previsível.
• A reinicialização da pool de posições garante que mensagens com muitas repetições de um mesmo caractere possam ser criptografadas sem perder a diversidade de posições.

Instalação

Important

Requer Python 3.6 ou superior para garantir compatibilidade total com os recursos utilizados no...

CryptoMatrix 1.0

CryptoMatrix

Sistema de Criptografia por Matriz com Chave Compartilhada

1. Visão Geral

Esse código implementa um sistema simples de criptografia e decriptação baseado na geração de uma matriz quadrada embaralhada contendo as letras do alfabeto (com acréscimo da letra "Ç"). A matriz é gerada de forma determinística a partir de uma chave compartilhada, permitindo que tanto a parte que criptografa quanto a parte que descriptografa possam reproduzir exatamente a mesma configuração.

Cada caractere da mensagem é representado pela posição (linha e coluna) em que ocorre na matriz. Quando um caractere se repete, uma posição diferente é escolhida para criptografia. Para os espaços, o sistema utiliza tokens especiais: cada token é formado por um prefixo aleatório (qualquer letra de A-Z, exceto Ç) seguido por dois dígitos aleatórios, facilitando sua identificação durante a decriptação.

2. Dependências e Considerações

• Módulos Utilizados:
  • random: Para gerar números aleatórios e embaralhar a lista de caracteres.
  • string: Para acessar a constante ascii_uppercase, que fornece as letras maiúsculas de A-Z.
• Uso da Chave: A chave fornecida pelo usuário é usada para definir a semente do gerador de números aleatórios (random.seed(key)), garantindo que a matriz gerada seja a mesma para uma mesma chave em processos distintos.
• Aplicações Reais:
  • Comunicação segura entre partes que compartilham uma chave secreta.
  • Criação de puzzles ou desafios de criptografia.
  • Implementações educacionais para introdução aos conceitos de substituição de caracteres e criptografia simétrica com matriz.

3. Explicação Detalhada do Código

3.1 Função generate_matrix

Objetivo e Funcionamento:

• Entrada: key (chave para definir o estado do gerador aleatório) e size (tamanho da matriz, padrão 7).
• Processamento:
  1. Cria uma lista contendo as letras de A-Z e a letra "Ç".
  2. Define a semente do gerador aleatório com a chave para garantir um embaralhamento determinístico.
  3. Duplica os elementos da lista se necessário para preencher a matriz.
  4. Embaralha a lista.
  5. Divide a lista embaralhada em sublistas de tamanho size.
• Saída: Retorna a matriz gerada (lista de listas representando as linhas da matriz).

3.2 Função print_matrix

Objetivo e Funcionamento:

• Entrada: matrix (a matriz gerada).
• Processamento: Percorre cada linha da matriz e imprime o número da linha e os caracteres, separados por espaços.
• Saída: Exibição da matriz no console de forma organizada.

3.3 Função encrypt

Objetivo e Funcionamento:

• Entrada: message (mensagem a ser criptografada) e matrix.
• Processamento:
  1. Inicializa a string encrypted.
  2. Constrói positions_full mapeando cada caractere da matriz para suas posições (linha, coluna).
  3. Cria positions_pool como uma cópia de positions_full para gerenciar as posições usadas.
  4. Para cada caractere da mensagem (em maiúsculas):
     • Se for espaço, gera um token com um prefixo aleatório (A-Z) e dois dígitos aleatórios (entre 11 e 77).
     • Para outros caracteres, seleciona e remove uma posição aleatória da pool; se esgotada, reinicializa a pool.
• Saída: Mensagem criptografada, composta por tokens representando as posições ou espaços.

3.4 Função decrypt

Objetivo e Funcionamento:

• Entrada: encrypted_text: texto criptografado; matrix: matriz utilizada na criptografia.
• Processamento:
  • Verifica, token por token, se representa um espaço (token de 3 caracteres) ou um caractere da matriz (token de 2 dígitos).
  • Converte os tokens de 2 dígitos em índices para recuperar o caractere correspondente da matriz.
• Saída: Retorna a mensagem original descriptografada.

3.5 Função main

Objetivo e Funcionamento:

• Solicita a chave e gera a matriz determinística.
• Exibe a matriz e solicita a mensagem a ser criptografada.
• Criptografa a mensagem e exibe o resultado.
• Descriptografa a mensagem e exibe a mensagem original.
• O bloco if __name__ == "__main__": garante que a função main seja executada apenas quando o script for chamado diretamente.

4. Possíveis Aplicações em Cenários Reais

• Comunicação Segura: Permite o envio de mensagens criptografadas entre partes que compartilham uma chave secreta.
• Desafios e Puzzles: Pode ser adaptado para criar enigmas ou desafios onde os jogadores precisam descobrir a chave para interpretar uma mensagem oculta.
• Ensino: Ideal para uso didático, introduzindo conceitos de criptografia por substituição e uso de chaves compartilhadas.

5. Observações Finais

• A utilização de tokens especiais para espaços, com prefixos aleatórios (de A-Z), torna a mensagem criptografada menos previsível.
• A reinicialização da pool de posições garante que mensagens com muitas repetições de um mesmo caractere possam ser criptografadas sem perder a diversidade de posições.

Instalação

Important

Requer Python 3.6 ou superior para garantir compatibilidade total com os recursos utilizados no código
Clone o repositório:

git clone https://github.com/LuizWT/CryptoMatrix.git

Acesse o diretório:

cd CryptoMatrix/

Execute a ferramenta:

python3 cryptoMatrix.py

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Apoio ao Projeto

Se você quiser contribuir com o projeto, sinta-se à vontade para abrir Issues ou fazer Pull Requests.

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Este projeto está licenciado sob a GNU Affero General Public License v3.0 (Modificada)