文件的加密与解密

前言

随着网络技术的不断发展，人们的个人信息、网络间的文件传递、电子商务等方面都需要大力的保护，文件加密技术也就随之产生。文件的加密主要是由加密算法实现，加密算法有多种，常见的有RSA、DES、MD5等。但是这些算法虽然原理简单，但具体实现起来却非常繁琐复杂，故而本程序设计对文件的加密使用的是最基础的异或加密算法。

Java语言具有简单、安全、可移植、面向对象、健壮、多线程、体系结构中立、解释执行、高性能、分布式和动态等主要特点。Java是一门很优秀的编程语言，是目前软件设计中极为健壮的编程语言。Java不仅可以用来开发大型的应用程序，而且特别适合于Internet的应用开发。Java确实具备了“一次写成，处处运行”的特点，所以，Java已经成为网络时代最重要的编程语言之一。本程序充分利用Java语言的特点，针对当下社会比较重视的文件加密，设计了本程序。

使用本程序可以对txt，word等多种文件进行加密解密，使用便捷实用，功能完善，满足了用户对文件安全性的需求。

1.题目分析

1.1课程设计的要求和内容

基本要求：

1.用图形用户界面实现，建立菜单。

2.给定任意一个文本文件，进行加密，生成另一个文件。

3.对加密后的文件还原。

1.2任务分析

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。

1.3相关知识介绍

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，但每个第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，则

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。

2.概要设计

2.1程序所需要引入的包

import java.awt.*; //包含用于创建用户界面和绘制图形图像的所有类。import java.awt.event.*; //提供处理由 AWT 组件所激发的各类事件的接口和类。import javax.swing.*; //提供一组“轻量级”（全部是 Java 语言）组件，尽量让这些组件在所有平台上的工作方式都相同。

import java.io.*; //通过数据流、序列化和文件系统提供系统输入和输出。

2.2模块定义

图形用户界面模块：

添加各种所需组件，设置窗口事件。

加密操作模块：

根据选择的文本文件，在浏览窗口中显示后，进行加密，显示在“文本浏览窗口”中。

解密操作模块：

同加密模块一样，由密文的保存路径，打开，进行解密，显示在“文本浏览窗口”中。

文件选择模块：

选择需要加密或解密的文件。

文件保存模块：

选择保存路径，保存需要加密或解密的文件。

2.3层次(调用)关系

3.详细设计

3.1图形用户界面模块

在图形用户界面，设置两个面板，并分别设置显示其组件的布局。设置两个菜单项，分别为“打开”和“保存”；设置两个按钮，分别为“加密”和“解密”；创建一个文本区，用一个标签注明“文件浏览窗口”，这就是整个图形用户界面。

此外，还添加了一个窗口事件windowClosing ，可以关闭运行的程序。

窗口事件的代码实现：

addWindowListener(new WindowAdapter()

{

public void windowClosing(WindowEvent e)

{

System.exit(0);

} });

}

3.2加密操作模块

本程序采用简单的加密算法，即把从文本区获得的文本文件，初始化，存放到一个数组中，然后进行异或运算，把结果重新存放于该数组中，从而显现在“文件浏览窗口”中。

代码实现： 文件加密器模块

文件选择模块 加密操作模块 文件保存模块

解密操作模块

if(e.getSource()==button1)

{

char a[]=texta.getText().toCharArray();/*把texta中获得的文本，进行初始化，与原字符串长度相等，并将该字符串对象的全部字符复制到该数组a[]中*/ texta.setText(null);

int n;

char secret=' ';

for(int i=0;i

{

char c=(char)(secret^a[i] ;//进行异或运算)

texta.append(""+c);

}

}

3.3解密操作模块

解密操作其实同加密操作相同，依旧首先打开加密后的文件，使其显示在文本区中，再同样对数组里的元素进行初始化，进行异或运算，即可得到解密后的文件，再显示到“文件浏览窗口”中。

入口参数：指定文件路径

代码实现：

if(e.getSource()==button2)

{

char a[]=texta.getText().toCharArray();

texta.setText(null);

int n;

char secret=' ';

for(int i=0;i

{

char c=(char)(secret^a[i]);//再次异或运算，即还原

texta.append(""+c);

}

}

3.4文件保存模块

本程序最大的特点就是：可以选择是否保存加密后的文本文件。因为加密后的文件先显示在文本区中，之后选择菜单项“保存”，即可弹出“保存对话框”，进行查找写入文件，写入字符流，从而实现保存。

代码实现：

if(e.getSource()==itemSave)//查找写入的文件

{

filedialog_save.setVisible(true);

if(filedialog_save.getFile()!=null)

{

try

{

File file=new File(filedialog_save.getDirectory(),filedialog_save.getFile());

FileWriter tofile=new FileWriter(file);//写入字符流

BufferedWriter out=new BufferedWriter(tofile);

out.write(texta.getText(),0,(texta.getText()).length());

out.close();

tofile.close();

}

catch (IOException e2)

{}}}

3.文件选择模块

同上个文件保存模块类似，依旧在选择菜单项“打开”后，查找读入文件，读取字符流，弹出“打开对话框”，从而可实现获取文件。

出口值：被选文件的路径

代码实现：

public void actionPerformed(ActionEvent e)//查找读入文件

{

if(e.getSource()==itemOpen)

{

filedialog_load.setVisible(true);

texta.setText(null);

String s;

if(filedialog_load.getFile()!=null)

{

try

{

File file=new File(filedialog_load.getDirectory(),filedialog_load.getFile());

FileReader file_reader=new FileReader(file);//读取字符流

BufferedReader in=new BufferedReader(file_reader);

while((s=in.readLine())!=null)

texta.append(s+'\n');

in.close();

file_reader.close();

}

catch (IOException e1)

{}}}

4.运行调试

4.1加密

首先在我机器D盘里创建一个名为塔里木大学.txt文本文件用做测试。

运行程序，弹出如图5-1的对话框

图4.1运行程序

点击“文件”，选择“打开”，即弹出“打开”对话框，选择一个文本文件，如图4.2

图4.2选择加密文件

选择文件后，即可在“文件浏览窗口”中显示文本的信息，点击“加密”按钮，即可在“文件浏览窗口”看到加密后的文件（如图4-3）。

图4.3生成加密文件

对加密后的密文进行保存，选择“文件”下的“保存”，即可弹出“保存”对话框，选择路径，即可保存，如图4.4。

图4.4保存加密文件

4.2解密

解密操作中对文件选择，密码输入和加密操作是一样的。

将刚刚加密的程序进行解密，打开密文文件，选择“加密与解密”窗口下“解密”按钮，点击，即可解密，如图4.5所示。

图4.5解密文件

5小结

这次课程设计的要求并不多，只要实现加密与解密功能，而且只需要采用一种加密算法，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，老师讲过的知识，结合自身主观和客观因素，制定了本次课程设计的目标，并齐心协力，完成了此次设计。

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。

通过这次课程设计，我用JAVA语言实现，我这是我对JAVA语言有了根深的了解巩固了以前学到的知识，也学习到了新的知识，课程设计虽然暂告一个段落，但我们学习Java的步伐不会终止。

参考文献

（1）丁振凡.《Java语言实用教程》北京邮电大学出版社（2）耿祥义.《Java2实用教程》清华大学出版社

（3）赵付青.《Java面向对象程序设计》国防工业出版社. （4）耿祥义.《Java课程设计》清华大学出版社

附录源代码

import java.awt.*;

import java.awt.event.*;

import java.io.*;

import javax.swing.*;

class Myframe extends Frame implements ActionListener {

FileDialog filedialog_save,filedialog_load;

Button button1,button2;

Label label;

MenuBar bar;

Menu menu;

MenuItem itemOpen,itemSave;

TextArea texta;

Myframe(String s) //创建对话框

{

super(s);

texta= new TextArea(38,160);

button1= new Button("加密");

button2= new Button("解密");

menu=new Menu("文件");

itemOpen=new MenuItem("打开");

itemSave=new MenuItem("保存");

label=new Label("文件浏览窗口");

itemOpen.addActionListener(this);

itemSave.addActionListener(this);

button1.addActionListener(this);

button2.addActionListener(this);

filedialog_save=new FileDialog(this,"保存文件对话框",FileDialog.SA VE); filedialog_load=new FileDialog(this,"打开文件对话框",FileDialog.LOAD); filedialog_save.addWindowListener(new WindowAdapter()

{

public void windowClosing(WindowEvent e)

{

filedialog_save.setVisible(false);

}

});

filedialog_load.addWindowListener(new WindowAdapter()

{

public void windowClosing(WindowEvent e)

{

filedialog_load.setVisible(false);

}

});

Box box1=Box.createHorizontalBox();//创建一个从左到右显示其组件的box1; Box box2=Box.createVerticalBox();//创建一个从上到下显示其组件的box2; Box box3=Box.createVerticalBox();

Box boxbase=Box.createVerticalBox();

Panel panel1=new Panel();

Panel panel2=new Panel();

setMenuBar(bar=new MenuBar());

bar.add(menu);

menu.add(itemOpen);

menu.add(itemSave);

panel1.add(button1);

panel1.add(button2);

box1.add(panel1);

box2.add(label);

panel2.add(texta);

box3.add(panel2);

boxbase.add(box1);

boxbase.add(box2);

boxbase.add(box3);

add(boxbase);

setLayout(new FlowLayout());

setBounds(100,0,1200,750);

setVisible(true);

addWindowListener(new WindowAdapter()

{

public void windowClosing(WindowEvent e)

{

System.exit(0);

}

});

}//“关闭”窗口事件;

public void actionPerformed(ActionEvent e)//查找读入文件{

if(e.getSource()==itemOpen)

{

filedialog_load.setVisible(true);

texta.setText(null);

String s;

if(filedialog_load.getFile()!=null)

{

try

{

File file=new File(filedialog_load.getDirectory(),filedialog_load.getFile());

FileReader file_reader=new FileReader(file);//读取字符流

BufferedReader in=new BufferedReader(file_reader);

while((s=in.readLine())!=null)

texta.append(s+'\n');

in.close();

file_reader.close();

}

catch (IOException e1)

{

}

}

}

if(e.getSource()==itemSave)//查找写入的文件

{

filedialog_save.setVisible(true);

if(filedialog_save.getFile()!=null)

{

try

{

File file=new File(filedialog_save.getDirectory(),filedialog_save.getFile());

FileWriter tofile=new FileWriter(file);//读取字符流

BufferedWriter out=new BufferedWriter(tofile);

out.write(texta.getText(),0,(texta.getText()).length());

out.close();

tofile.close();

}

catch (IOException e2)

{

}

}

}

if(e.getSource()==button1)

{

char a[]=texta.getText().toCharArray();/*把texta中获得的文本，进行初始化，与原字符串长度相等，并将该字符串对象的全部字符复制到该数组a[]中*/

texta.setText(null);

int n;

char secret=' ';

for(int i=0;i

{

char c=(char)(secret^a[i]);//进行异或运算

texta.append(""+c);

}

}

if(e.getSource()==button2)

{

char a[]=texta.getText().toCharArray();

texta.setText(null);

int n;

char secret=' ';

for(int i=0;i

{

char c=(char)(secret^a[i]);//再次异或运算，即还原

texta.append(""+c);

}

}

}

}

public class E1

{

public static void main(String args[])

{

Myframe frame = new Myframe("加密与解密");

}

}