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实验三 结对项目 加密与解密程序

2015-05-17 22:59  dongguangyao  阅读(324)  评论(9)  编辑  收藏  举报

实验三 结对项目
结对人： 董光耀 杨文雅
博客地址：
杨文雅 ：http://home.cnblogs.com/u/dongguangyao/
董光耀：http://www.cnblogs.com/ruanjiangongcheng/

一． 题目简介

所选项目名称：图形化界面（GUI）编程（加密与解密程序），本次实验利用java编译运行平台采用图形用户界面，对于给定任意一个文本文件进行加密，生成另一个文件。并且对加密后的文件还原（解密）。
二．代码地址：https://github.com/Kobe99999/test/blob/master/实验三 结对项目（加密与解密）源码

三．结对分工情况：（两人共同决定选择项目名称以及整合源码）
董光耀负责：1.选择项目名称
2.项目分析
3.设计方案以及流程图
4、整合源码并调试运行
杨文雅负责：1.选择项目名称
2.项目分析
3.核心算法详细设计
4.整合源码并运行调试
最后两人一起整合、运行并调试代码
四． 结对实践过程

分工完成之后，各自先准备自己负责任务，最后整合在一起。
2.项目分析如下：
（1）向图形用户界面中添加组件。
（2）设置各个组件的布局。
（3）添加窗口事件。
（4）查找读入及写入文件，并显示。
（5）加密功能实现。
（6）解密功能实现。
3.设计方案：本程序采用传统的异或加密算法，没有采用DES算法，但对于世界上公认的DES是一种分组加密算法，是以64位为分组对数据加密。64位一组的明文从算法的一端输入，64位的密文从另一端输出。密钥的长度为56位(密钥通常表示为64位的数，但每个8位都用作奇偶检验，可以忽略)。密钥可以是任意的56位数，且可以在任意的时候改变。本程序采用的算法与DES相同的一点是：都是一个对称算法：及加密和解密用的是同一个算法。
我们也许知道公认的DES算法的工作过程，那就是：若Mode为加密，则用Key对数据Data进行加密，生成Data的密码形式（64位）作为DES的输出结果；若Mode为解密，用Key对密码形式的数据Data解密，还原为Data的明码形式（64位）作为DES的输出结果。但是，重要的是本程序首先经“打开”菜单项，进入文件选择模块，读取字符流，输出文本文档后，在一个数组中，对字符进行异或运算，从而达到加密的效果。
在通信网络的两端，双方约定了一致的Key，在通信的源点用Key对核心数据进行DES加密，然后以密码形式通过公共通信网（如电话网）传输到通信网络的终点，数据达到目的地后，用同样的Key对密码数据进行解密，便再现了明码形式的核心数据。这样便保证了核心数据（如PIN，MAC等）在公共通信网中传输的安全性和可靠性。通过定期在通信网络的源端和目的端同时改用新的Key，便能更进一步提高数据的保密性，这正是现在金融界交易网络的流行作法。
简单地说，DES算法只不过是加密的其中一种技术，通过一个初始置换，将明文分组分成左半部分和右半部分，各32位长。然后进行16轮相同的运算，这些相同的运算被称为函数f，在运算过程中数据和密钥相结合。经过16轮运算后左、右部分在一起经过一个置换（初始置换的逆置换），这样算法就完成了。本程序虽然没有采用此算法，而是采用众所周知的与DES有相似之处的异或算法，实际上是降低了程序的复杂度，使其更清晰，但功能依旧很强大，可见优势也是很多的。
流程图：

4、整合源码并调试运行
package mypack;
import java.awt.;
import java.awt.event.;
import javax.swing.;
import java.io.;
import java.security.;
import javax.crypto.;
import javax.crypto.spec.*;

/**

  • 文件名：FileEncrypter.java JDK：1.40以上 说明：文件加密 加密方法：三重DES加密
  • 加密过程：对选中的文件加密后在同文件夹下生成一个增加了".tdes" 扩展名的加密文件
  • 解密过程：对选中的加密文件（必须有".tdes"扩展名）进行解密
    /
    public class Test extends JFrame {
    /    *
    *
    */
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    public static final int WIDTH = 550;
    public static final int HEIGHT = 200;

public static void main(String args[]) {
Test fe = new Test();
fe.show();
}

Test() {
this.setSize(WIDTH, HEIGHT);
this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
this.setResizable(false);
Toolkit tk = Toolkit.getDefaultToolkit();
Dimension screenSize = tk.getScreenSize();
this.setLocation((screenSize.width - WIDTH) / 2,
(screenSize.height - HEIGHT) / 2);
this.setTitle("文件加密器(TriDES)");
Container c = this.getContentPane();
c.setLayout(new FlowLayout());

final FilePanel fp = new FilePanel("文件选择");
c.add(fp);

final KeyPanel pp = new KeyPanel("密码");
c.add(pp);

JButton jbE = new JButton("加密");
c.add(jbE);
jbE.addActionListener(new ActionListener() {

public void actionPerformed(ActionEvent event) {
File file = new File(fp.getFileName());
if (file.exists())
encrypt(file.getAbsoluteFile(), pp.getKey());
else
JOptionPane.showMessageDialog(null, "请选择文件！", "提示",
JOptionPane.OK_OPTION);
}
});
JButton jbD = new JButton("解密");
c.add(jbD);
jbD.addActionListener(new ActionListener() {
public void actionPerformed(ActionEvent event) {
File file = new File(fp.getFileName());
if (file.exists())
decrypt(file.getAbsoluteFile(), pp.getKey());
else
JOptionPane.showMessageDialog(null, "请选择文件！", "提示",
JOptionPane.OK_OPTION);
}
});
}

/**

  • 加密函数 输入： 要加密的文件，密码（由0-F组成，共48个字符，表示3个8位的密码）如：

  • AD67EA2F3BE6E5ADD368DFE03120B5DF92A8FD8FEC2F0746 其中： AD67EA2F3BE6E5AD

  • DES密码一 D368DFE03120B5DF DES密码二 92A8FD8FEC2F0746 DES密码三 输出：

  • 对输入的文件加密后，保存到同一文件夹下增加了".tdes"扩展名的文件中。
    */
    private void encrypt(File fileIn, String sKey) {
    try {
    if (sKey.length() == 48) {
    byte[] bytK1 = getKeyByStr(sKey.substring(0, 16));
    byte[] bytK2 = getKeyByStr(sKey.substring(16, 32));
    byte[] bytK3 = getKeyByStr(sKey.substring(32, 48));

    FileInputStream fis = new FileInputStream(fileIn);
    byte[] bytIn = new byte[(int) fileIn.length()];
    for (int i = 0; i < fileIn.length(); i++) {
    bytIn[i] = (byte) fis.read();
    }
    // 加密
    byte[] bytOut = encryptByDES(
    encryptByDES(encryptByDES(bytIn, bytK1), bytK2), bytK3);
    String fileOut = fileIn.getPath() + ".tdes";
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream(fileOut);
    for (int i = 0; i < bytOut.length; i++) {
    fos.write((int) bytOut[i]);
    }
    fos.close();
    JOptionPane.showMessageDialog(this, "加密成功！", "提示",
    JOptionPane.OK_OPTION);
    } else
    JOptionPane.showMessageDialog(this, "密码长度必须等于48！", "错误信息",
    JOptionPane.ERROR_MESSAGE);
    } catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
    }
    }

/**

  • 解密函数 输入： 要解密的文件，密码（由0-F组成，共48个字符，表示3个8位的密码）如：
  • AD67EA2F3BE6E5ADD368DFE03120B5DF92A8FD8FEC2F0746 其中： AD67EA2F3BE6E5AD
  • DES密码一 D368DFE03120B5DF DES密码二 92A8FD8FEC2F0746 DES密码三 输出：
  • 对输入的文件解密后，保存到用户指定的文件中。
    */
    private void decrypt(File fileIn, String sKey) {
    try {
    if (sKey.length() == 48) {
    String strPath = fileIn.getPath();
    if (strPath.substring(strPath.length() - 5).toLowerCase()
    .equals(".tdes"))
    strPath = strPath.substring(0, strPath.length() - 5);
    else {
    JOptionPane.showMessageDialog(this, "不是合法的加密文件！", "提示",
    JOptionPane.OK_OPTION);
    return;
    }
    JFileChooser chooser = new JFileChooser();
    chooser.setCurrentDirectory(new File("."));
    chooser.setSelectedFile(new File(strPath));
    // 用户指定要保存的文件
    int ret = chooser.showSaveDialog(this);
    if (ret == JFileChooser.APPROVE_OPTION) {

byte[] bytK1 = getKeyByStr(sKey.substring(0, 16));
byte[] bytK2 = getKeyByStr(sKey.substring(16, 32));
byte[] bytK3 = getKeyByStr(sKey.substring(32, 48));

      FileInputStream fis = new FileInputStream(fileIn);

byte[] bytIn = new byte[(int) fileIn.length()];
for (int i = 0; i < fileIn.length(); i++) {
bytIn[i] = (byte) fis.read();
}
// 解密
byte[] bytOut = decryptByDES(
decryptByDES(decryptByDES(bytIn, bytK3), bytK2),
bytK1);
File fileOut = chooser.getSelectedFile();
fileOut.createNewFile();
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(fileOut);
for (int i = 0; i < bytOut.length; i++) {
fos.write((int) bytOut[i]);
}
fos.close();
JOptionPane.showMessageDialog(this, "解密成功！", "提示",
JOptionPane.OK_OPTION);
}
} else
JOptionPane.showMessageDialog(this, "密码长度必须等于48！", "错误信息",
JOptionPane.ERROR_MESSAGE);
} catch (Exception e) {
JOptionPane.showMessageDialog(this, "解密失败，请核对密码！", "提示",
JOptionPane.OK_OPTION);
}
}

/**

  • 用DES方法加密输入的字节 bytKey需为8字节长，是加密的密码
    */
    private byte[] encryptByDES(byte[] bytP, byte[] bytKey) throws Exception {
    DESKeySpec desKS = new DESKeySpec(bytKey);
    SecretKeyFactory skf = SecretKeyFactory.getInstance("DES");
    SecretKey sk = skf.generateSecret(desKS);
    Cipher cip = Cipher.getInstance("DES");
    cip.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, sk);
    return cip.doFinal(bytP);
    }

/**

  • 用DES方法解密输入的字节 bytKey需为8字节长，是解密的密码
    */
    private byte[] decryptByDES(byte[] bytE, byte[] bytKey) throws Exception {
    DESKeySpec desKS = new DESKeySpec(bytKey);
    SecretKeyFactory skf = SecretKeyFactory.getInstance("DES");
    SecretKey sk = skf.generateSecret(desKS);
    Cipher cip = Cipher.getInstance("DES");
    cip.init(Cipher.DECRYPT_MODE, sk);
    return cip.doFinal(bytE);
    }

/**

  • 输入密码的字符形式，返回字节数组形式。 如输入字符串：AD67EA2F3BE6E5AD 返回字节数组：{
  • 173,103,234,47,59,230,229,173 }
    */
    private byte[] getKeyByStr(String str) {
    byte[] bRet = new byte[str.length() / 2];
    for (int i = 0; i < str.length() / 2; i++) {
    Integer itg = new Integer(16 * getChrInt(str.charAt(2 * i))
    + getChrInt(str.charAt(2 * i + 1)));
    bRet[i] = itg.byteValue();
    }
    return bRet;
    }

/**

  • 计算一个16进制字符的10进制值 输入：0-F
    */
    private int getChrInt(char chr) {
    int iRet = 0;
    if (chr == "0".charAt(0))
    iRet = 0;
    if (chr == "1".charAt(0))
    iRet = 1;
    if (chr == "2".charAt(0))
    iRet = 2;
    if (chr == "3".charAt(0))
    iRet = 3;
    if (chr == "4".charAt(0))
    iRet = 4;
    if (chr == "5".charAt(0))
    iRet = 5;
    if (chr == "6".charAt(0))
    iRet = 6;
    if (chr == "7".charAt(0))
    iRet = 7;
    if (chr == "8".charAt(0))
    iRet = 8;
    if (chr == "9".charAt(0))
    iRet = 9;
    if (chr == "A".charAt(0))
    iRet = 10;
    if (chr == "B".charAt(0))
    iRet = 11;
    if (chr == "C".charAt(0))
    iRet = 12;
    if (chr == "D".charAt(0))
    iRet = 13;
    if (chr == "E".charAt(0))
    iRet = 14;
    if (chr == "F".charAt(0))
    iRet = 15;
    return iRet;
    }
    }

/**

  • 文件选择组件。
    */
    class FilePanel extends JPanel {
    FilePanel(String str) {
    JLabel label = new JLabel(str);
    JTextField fileText = new JTextField(35);
    JButton chooseButton = new JButton("浏览...");
    this.add(label);
    this.add(fileText);
    this.add(chooseButton);
    clickAction ca = new clickAction(this);
    chooseButton.addActionListener(ca);

}

public String getFileName() {
JTextField jtf = (JTextField) this.getComponent(1);
return jtf.getText();
}

private class clickAction implements ActionListener {
clickAction(Component c) {
cmpt = c;
}

public void actionPerformed(ActionEvent event) {
JFileChooser chooser = new JFileChooser();
chooser.setCurrentDirectory(new File("."));
int ret = chooser.showOpenDialog(cmpt);
if (ret == JFileChooser.APPROVE_OPTION) {
JPanel jp = (JPanel) cmpt;
JTextField jtf = (JTextField) jp.getComponent(1);
jtf.setText(chooser.getSelectedFile().getPath());
}
}

private Component cmpt;
}
}

/**

  • 密码生成组件。
    */
    class KeyPanel extends JPanel {
    KeyPanel(String str) {
    JLabel label = new JLabel(str);
    JTextField fileText = new JTextField(35);
    JButton chooseButton = new JButton("随机产生");
    this.add(label);
    this.add(fileText);
    this.add(chooseButton);
    clickAction ca = new clickAction(this);
    chooseButton.addActionListener(ca);

}

// 返回生成的密码（48个字符长度）
public String getKey() {
JTextField jtf = (JTextField) this.getComponent(1);
return jtf.getText();
}

private class clickAction implements ActionListener {
clickAction(Component c) {
cmpt = c;
}

public void actionPerformed(ActionEvent event) {
try {
KeyGenerator kg = KeyGenerator.getInstance("DES");
kg.init(56);
Key ke = kg.generateKey();
byte[] bytK1 = ke.getEncoded();
ke = kg.generateKey();
byte[] bytK2 = ke.getEncoded();
ke = kg.generateKey();
byte[] bytK3 = ke.getEncoded();

    JPanel jp = (JPanel) cmpt;
    JTextField jtf = (JTextField) jp.getComponent(1);
    jtf.setText(getByteStr(bytK1) + getByteStr(bytK2)
        + getByteStr(bytK3));
  } catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
  }
}

private String getByteStr(byte[] byt) {
String strRet = "";
for (int i = 0; i < byt.length; i++) {
// System.out.println(byt[i]);
strRet += getHexValue((byt[i] & 240) / 16);
strRet += getHexValue(byt[i] & 15);
}
return strRet;
}

private String getHexValue(int s) {
String sRet = null;
switch (s) {
case 0:
sRet = "0";
break;
case 1:
sRet = "1";
break;
case 2:
sRet = "2";
break;
case 3:
sRet = "3";
break;
case 4:
sRet = "4";
break;
case 5:
sRet = "5";
break;
case 6:
sRet = "6";
break;
case 7:
sRet = "7";
break;
case 8:
sRet = "8";
break;
case 9:
sRet = "9";
break;
case 10:
sRet = "A";
break;
case 11:
sRet = "B";
break;
case 12:
sRet = "C";
break;
case 13:
sRet = "D";
break;
case 14:
sRet = "E";
break;
case 15:
sRet = "F";
}
return sRet;
}

private Component cmpt;
}
}

五． 测试情况
1.程序运行结果：

加密:
1.单击“浏览”，选择文件“D:\新建文本文档.txt”，输入密码“974F83DCFE2967792FFE3B01520E68BADFD59273CE3EB5D6”（必须48位字符），单击“加密”。

2.弹出“加密成功”，单击“确定”。

解密:
1.单击“浏览”，选择文件“D:\新建文本文档.txt.tdes”，输入密码“974F83DCFE2967792FFE3B01520E68BADFD59273CE3EB5D6”（必须48位字符），单击“解密”。

2.弹出“保存”对话框，选择保存位置，单击“保存”。

3.弹出“解密”对话框，单击“确定”。

测试用例测试结果及截图：

package ch04;

import static org.junit.Assert.*;

import org.junit.Before;
import org.junit.Test;

public class TestTest {

@Before
public void setUp() throws Exception {
}

@Test
public void test() {
	fail("Not yet implemented");
}

}

六． 问题及心得
问题：在代码编译整合过程中出现了一些定义不当的问题，但是为了本次课程设计，我们组也搜索了大量的资料，并根据在课堂上、书本上、老师过的知识、结合自身主观和客观因素将代码修改并成功运行。
心得：这次实验报告虽然不容易但我们制定了本次课程设计的目标，并齐心协力，完成了次设计。通过本次的课程设计，我们还知道了许多自身存在的不足，例如仅掌握了一种加密算法，但在日益发达的社会商业等领域，加密解密需要做的还非常多，并且Java领域博大精深，我们现在只是学到了它的一点皮毛而已，所以还需多多努力。但是通过这些我还是学到了很多东西，先不说其他的，我最起码最基础的加密算法，而且以后可以运用到自己想要保密的文件当中去。