实验二 电子传输系统安全-进展2

一、利用java程序实现文件加密

我们的文件在计算机中都是以二进制的形式存储，而Java中IO流（字节流和字符流）可以实现对底层文件的读取，故利用Java的IO流进行文件拷贝时，可以对底层二进制进行加密操作，随后通过解密操可以还原。
java代码：

package demo;
 
import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.BufferedOutputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
 
public class IOSercet {
	public static void main(String[] args) throws IOException {
		decrypt("C:\\Users\\Dell\\Desktop\\原视频.avi");
	}
	
	//加密
	public static void secret(String str) throws IOException{
		BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream(str));
		String [] s=str.split("\\.");
		BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new 
              FileOutputStream("C:\\Users\\Dell\\Desktop\\marden1."+s[1]));
		int n;
		long a=System.currentTimeMillis();
		while((n=bis.read())!=-1){
			bos.write(n+1);
		}
		long b=System.currentTimeMillis();
		bis.close();
		bos.close();
		System.out.println("加密拷贝成功！");
		System.out.println("加密用时："+(b-a)+"ms");
	}
	
 
 
 
    //解密
	public static void decrypt(String str) throws IOException{
		BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream(str));
		String [] s=str.split("\\.");
		BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new 
                     FileOutputStream("C:\\Users\\Dell\\Desktop\\marden2."+s[1]));
		int n;
		long a=System.currentTimeMillis();
		while((n=bis.read())!=-1){
			bos.write(n-1);
		}
		long b=System.currentTimeMillis();
		bis.close();
		bos.close();
		System.out.println("解密拷贝成功！");
		System.out.println("解密用时："+(b-a)+"ms");
	}
}

二、编程实现HASH算法-摘要计算

1、封装HASH类

封装为一个类，支持多种计算算法，如下：
hash.h：

#ifndef HASH_H
#define HASH_H

#include <QObject>
#include <QMetaEnum>
#include <QString>
#include <QByteArray>
#include <openssl/sha.h>

/**
 * @brief The HASH class
 * HASH加密算法实现类，包括Sha、Sha1、Sha224等。
 */
class HASH : public QObject
{
    Q_OBJECT

public:
    enum Mode
    {
        SHA1,
        SHA224,
        SHA256,
        SHA384,
        SHA512,
        RIPEMD160,
        MD5
    };
    Q_ENUM(Mode)

    HASH(Mode mode);

    void addData(const QByteArray &data);
    QByteArray result();

private:
    QString modeToString(Mode value);

private:
    Mode _mode;   ///<HASH算法类型
    QByteArray _data;   ///<待加密数据
};

#endif // HASH_H

HASH.cpp

#include "HASH.h"
#include <openssl/evp.h>

/**
 * @brief HASH::HASH
 * @param mode HASH算法类型
 */
HASH::HASH(Mode mode)
    :_mode(mode)
{
}

/**
 * @brief HASH::addData
 * 添加待加密数据
 * @param data 数据
 */
void HASH::addData(const QByteArray &data)
{
    _data = data;
}

/**
 * @brief HASH::result
 * 获取加密结果
 * @return 加密结果
 */
QByteArray HASH::result()
{
    OpenSSL_add_all_digests();

    const EVP_MD *md = nullptr;
    md = EVP_get_digestbyname(modeToString(_mode).toStdString().c_str());
    if(!md) // 不支持的格式
    {
        return QByteArray();
    }

    unsigned char mdValue[EVP_MAX_MD_SIZE] = {0};
    unsigned int mdLen = 0;

    EVP_MD_CTX *mdctx = EVP_MD_CTX_new();
    EVP_MD_CTX_init(mdctx);
    EVP_DigestInit_ex(mdctx, md, nullptr);
    EVP_DigestUpdate(mdctx, _data.data(), _data.size());
    EVP_DigestFinal_ex(mdctx, mdValue, &mdLen);
    EVP_MD_CTX_free(mdctx);

    QByteArray out((const char *)mdValue, mdLen);
    return out;
}

/**
 * @brief HASH::modeToString
 * Mode型枚举值转字符串
 * @param value 枚举值
 * @return 字符串
 */
QString HASH::modeToString(HASH::Mode value)
{
    QMetaEnum metaEnum = QMetaEnum::fromType<Mode>();
    const char* key = metaEnum.valueToKey(value);
    Q_ASSERT(key != nullptr);
    return QString(key);
}

2、测试代码

void createTestData(QByteArray& data, int size)
{
    data.resize(size);
    for (int i = 0; i < size; i++)
    {
        data[i] = i % 128;
    }
}

void testHash(const QByteArray& data)
{
    // Sha1
    HASH hash1(HASH::SHA1);
    hash1.addData(data);
    qDebug() << "SHA1:" << hash1.result().toHex();

    // Sha224
    HASH hash2(HASH::SHA224);
    hash2.addData(data);
    qDebug() << "SHA224:" << hash2.result().toHex();

    // Sha256
    HASH hash3(HASH::SHA256);
    hash3.addData(data);
    qDebug() << "SHA256:" << hash3.result().toHex();

    // Sha384
    HASH hash4(HASH::SHA384);
    hash4.addData(data);
    qDebug() << "SHA384:" << hash4.result().toHex();

    // Sha512
    HASH hash5(HASH::SHA512);
    hash5.addData(data);
    qDebug() << "SHA512:" << hash5.result().toHex();

    // Ripemd160
    HASH hash6(HASH::RIPEMD160);
    hash6.addData(data);
    qDebug() << "RIPEMD160:" << hash6.result().toHex();

    // Md5
    HASH hash7(HASH::MD5);
    hash7.addData(data);
    qDebug() << "MD5:" << hash7.result().toHex();
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);

    // 产生1MB+3B的测试数据，为了使该测试数据长度，不为8或16的整数倍
    QByteArray data;
    createTestData(data, 1*1024*1024+3);

    // 测试HASH
    testHash(data);

    return a.exec();
}

三、下周计划

1、设计将加密与摘要计算的算法封装进系统代码里
2、学习java调用其他加密算法（如SM3）的方法
3、web页面美化设计
4、小组讨论web安全性问题