文件加密與解密Java課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、2020年4月19日文件加密與解密Java課程設(shè)計(jì)報(bào)告文檔僅供參考，不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系改正。JAVA課程設(shè)計(jì) 題目： 文件的加密與解密 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 班 級(jí): 日 期： 指導(dǎo)老師分 數(shù)目 錄TOC o 1-2 h u HYPERLINK file:/E:TDDOWNLOAD計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院java課程設(shè)計(jì)報(bào)告書.doc l _Toc3122 一、設(shè)計(jì)思路 PAGEREF _Toc3122 1 HYPERLINK file:/E:TDDOWNLOAD計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院java課程設(shè)計(jì)報(bào)告書.doc l _Toc7449 二、具體實(shí)現(xiàn) PAGEREF _Toc7449 1 HYPERLI

2、NK file:/E:TDDOWNLOAD計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院java課程設(shè)計(jì)報(bào)告書.doc l _Toc19644 三、運(yùn)行調(diào)試與分析討論 PAGEREF _Toc19644 3 HYPERLINK file:/E:TDDOWNLOAD計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院java課程設(shè)計(jì)報(bào)告書.doc l _Toc6332 四、設(shè)計(jì)體會(huì)與小結(jié) PAGEREF _Toc6332 7 HYPERLINK file:/E:TDDOWNLOAD計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院java課程設(shè)計(jì)報(bào)告書.doc l _Toc24115 五、參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc24115 8 HYPERLINK file:/E:TDDO

3、WNLOAD計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院java課程設(shè)計(jì)報(bào)告書.doc l _Toc8923 六、附錄 PAGEREF _Toc8923 8設(shè)計(jì)思路自從Java技術(shù)出現(xiàn)以業(yè)，有關(guān)Java平臺(tái)的安全性用由Java技術(shù)發(fā)展所引發(fā)的安全性問(wèn)題，引起了越來(lái)越多的關(guān)注。當(dāng)前，Java已經(jīng)大量應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，研究Java的安全性對(duì)于更好地利用Java具有深遠(yuǎn)的意義。使用Java的安全機(jī)制設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)安全系統(tǒng)更具有重要的應(yīng)用價(jià)值。本課程設(shè)計(jì)，主要實(shí)踐Java安全中的JCE模塊，包括密鑰生成，Cipher對(duì)象初始化、加密模式、填充模式、底層算法參數(shù)傳遞，也涉及文件讀寫與對(duì)象輸入輸出流。二、具體實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)經(jīng)過(guò)用戶界面接收

4、三個(gè)參數(shù)：明文文件、密文文件、口令。采用DES加密算法，密碼分組鏈（Cipher Block Chaining，CBC）加密模式，PKCS#5-Padding的分組填充算法。因?yàn)镃BC涉及到底層算法參數(shù)的解密密鑰的傳遞，因此將明文文件中的字節(jié)塊以密封對(duì)象（Sealed Object）的方式加密后，用對(duì)象流輸出到密文文件，這樣就將密文、算法參數(shù)、解密密鑰三都密封到一個(gè)對(duì)象中了?？诹畹膆ash值作為產(chǎn)生密鑰的參數(shù)。設(shè)計(jì)流程圖如下所示：文件加密與解密設(shè)計(jì)流程圖本系統(tǒng)中，包含Default,Shares,SecretKey,EncAndDec四個(gè)包共6個(gè)類組成。定義的幾個(gè) 參數(shù)：MAX_BUF_SIZ

5、E為每次從文件中讀取的字節(jié)數(shù)，也是內(nèi)存緩沖區(qū)的大小；加密算法為DES；加密模式是密碼分組鏈（CBC）模式；分組填充方式是PKCS#5Padding。包和類結(jié)構(gòu)圖如下所示：本課程設(shè)計(jì)，包和類結(jié)構(gòu)圖：Package Default - Class JCEDialog/文件加密解密窗口類Package Shares - Class HashDigest、Class byte2hex/密碼Hash值生成類、二進(jìn)制轉(zhuǎn)字符串類Package SecretKey - Class GenerateKey/由密碼Hash值生成秘密密鑰類Package EncAndDec - Class Dec、Class En

6、c/文件加密、解密類以下為包中的類的方法實(shí)現(xiàn)說(shuō)明Package Shares類結(jié)構(gòu)圖Package Shares public class HashDigest密碼Hash值生成方類，使用默認(rèn)構(gòu)造方法。 public byte HashDigest(String StrPassword)密碼Hash值生成方法MessageDigest對(duì)象生成，使用類的getInstance(String DigestAlgorithm)方法。1）輸入產(chǎn)生摘要的原始數(shù)據(jù)，使用報(bào)文摘要對(duì)象MesDigest的update方法，接收byte類型的輸入，因此需要交String類型預(yù)先轉(zhuǎn)化為byte類型。2）報(bào)文摘要的

7、產(chǎn)生能夠直接調(diào)用報(bào)文摘要對(duì)象MesDigest的digest方法，也能夠?qū)⑤斎氲腷yte類型作為參數(shù)而省去 update方法調(diào)用。 public class byte2hex二進(jìn)制轉(zhuǎn)字符串類 public String byte2hex(byte b)該方法接收byte類型的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。將二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為字符串，以便于觀察和對(duì)比，便于調(diào)試程序。Package SecretKey類結(jié)構(gòu)圖Package SecretKeypublic class GenerateKey由密碼Hash值生成秘密密鑰類，使用默認(rèn)構(gòu)造方法。 Public SecretKey GenerateKey(byte KeyDat

8、a)由密碼Hash值生成秘密密鑰方法（由hashDigest算法產(chǎn)生byte類型的hash值，再由此hash值生成對(duì)稱密鑰的算法）算法中用到了兩個(gè)重要的類DESKeySpec，是密碼服務(wù)提供者“SunJCE”支持的一種DES密鑰透明表示，即以適當(dāng)?shù)母袷奖硎镜腄ES密鑰的底層元素。本設(shè)計(jì)中以輸入密鑰的hash值生成DESKeySpec對(duì)象。SecretKeyFactory是一種密鑰轉(zhuǎn)換機(jī)制，用于密鑰（Key,java.security.key 類型的不透明密鑰）與密鑰規(guī)范（key specification，符合適當(dāng)?shù)牡讓用荑€元素的透明表示）之間的互相轉(zhuǎn)換。SecretKeyFactory僅作用

9、于秘密密鑰（對(duì)稱密鑰），它用于由key specification（DESKeySpec）生成Key(SecretKey)。Package EncAndDec類結(jié)構(gòu)圖Package EncAndDec public class Enc文件加密類，使用默認(rèn)構(gòu)造方法 public boolean EncryptFile(SecretKey SecKey1,String PlainFilePath1,String CipherFilePath1)文件加密方法，該加密的流程如圖-文件加密流程圖所示。該過(guò)程采用DES塊加密算法、密碼分組（CBC）加密模式、PKCS#5Padding填充方式。CBC模式需

10、要傳遞底層算法參數(shù)和解密密鑰，而SealedObject是解決底層算法參數(shù)傳遞的理想方案與關(guān)鍵。 public class Dec文件解密類，使用默認(rèn)構(gòu)造方法 public boolean EncryptFile(SecretKey SecKey2,String PlainFilePath2,String CipherFilePath2)文件解密是文件加密的逆過(guò)程，接收相同的三個(gè)入口參數(shù)，所使用的對(duì)象與API有很多相似的關(guān)聯(lián)，其流程與實(shí)現(xiàn)只有少數(shù)不同之處文件解密以對(duì)象輸入流（ObjcetInputStream）從密文文件中讀取密文對(duì)象，用普通文件輸出流（FileOutputStream）將解密

11、后的明文文件。解密使用參數(shù)SecKey2作用于密文文件中的SealdObject。Cipher對(duì)象和底層算法參數(shù)都封裝在SealdeObject中， 解密語(yǔ)句：buffer2=(byte)SealedObj2.getObject(SecKey2);將密文從讀取的SealdeObj2中用解密密鑰SecKey2解密出來(lái)，解密后的明文暫存于buffer2。圖1 文件加密流程圖文件加密與解密窗口類結(jié)構(gòu)圖：Public class JCEDialog extends JDialog/文件加密解密窗口類 Final int MAX_BUF_SIZE=1024; String Algorithm=”DES”

12、; String EncryptMode=”CBC”; String PaddingScheme=”PKCS5Padding”;Import Shares.* Public byet HashDigest(String StrPassword)/Shares包，HashDigest類，密碼Hash值生成方法Import SecretKey.* Public SecretKey GenerateKey(byte KeyData)/SecreKey包，GenerateKey類，由密碼Hash值生成秘密密鑰方法Import EncAndDec.* Public boolen EncryptFile(

13、SecretKey SecKey1,String PlainFilePath1,String CipherFilePath1)/ EncAndDec包，Enc類，文件加密方法Import EnAndDec.* Public boolen DecryptFile(SecretKey SecKey2,String PlainFilePath2,String CipherFilePath2)/ EncAndDec包，Dec類，文件解密方法public static void main (String args)/窗口類主方法體 btnEncrypt.addActionListener(new Act

14、ionListener() public void actionPerformed(ActionEvent e) /加密按鈕事件 btnDecrypt.addActionListener(new ActionListener() public void actionPerformed(ActionEvent e) /解密按鈕事件三、運(yùn)行調(diào)試與分析討論系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)代碼請(qǐng)查閱附帶的代碼。以下僅對(duì)各個(gè)界面進(jìn)行截圖展示：圖2系統(tǒng)主界面圖 SEQ 圖 * ARABIC 4 文件加密界面圖 SEQ 圖 * ARABIC 5 文件解密界面圖 SEQ 圖 * ARABIC 6 待加密文件Plain1.txt

15、圖 SEQ 圖 * ARABIC 7 Plain1.txt加密后的文件Cipher.txt圖 SEQ 圖 * ARABIC 8 密文文件Cipher.txt解密后的明文文件Plain2.txt運(yùn)行JAVA程序中，顯示系統(tǒng)的主界面，如圖三所示，主界面有進(jìn)入其它子功能的按鈕，選擇相應(yīng)的按鈕便可進(jìn)入相應(yīng)的功能。加密功能如圖四所示，根據(jù)提示輸入要加密的明文文件路徑、密文文件路徑，點(diǎn)擊加密，若加密成功將彈出提示框，提示加密成功否則提示解密失敗。解密功能如圖五所示，根據(jù)提示輸入要解密的密文文件路徑、明文文件路徑。點(diǎn)擊解密，若解密成功將彈出提示框，提示解密成功否則提示解密失敗。圖6圖8為加密與解密文件的效果

16、圖。四、設(shè)計(jì)體會(huì)與小結(jié)本次Java課程設(shè)計(jì)，自己經(jīng)過(guò)查找資料、復(fù)習(xí)課本、編程調(diào)試，寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告等環(huán)節(jié)，進(jìn)一步掌握了以前學(xué)到的知識(shí)，而且還學(xué)習(xí)到Java密碼擴(kuò)展服務(wù)（Java Cryptography Extension,JCE）。JCE為加密解密，密鑰產(chǎn)生與分配、消息認(rèn)證碼（Message Authentication Code）算法提供框架與實(shí)現(xiàn)，支持對(duì)稱加密、非對(duì)稱加密、塊加密與流加密，也支持安全流與密封對(duì)象。另外對(duì)SunJCE服務(wù)提供者也有所了解。 經(jīng)過(guò)實(shí)踐的學(xué)習(xí)，我認(rèn)到學(xué)好計(jì)算機(jī)要重視實(shí)踐操作，不但僅是學(xué)習(xí)java語(yǔ)言，還是其它的語(yǔ)言，以及其它的計(jì)算機(jī)方面的知識(shí)都要重在實(shí)踐，因此后在學(xué)習(xí)

17、過(guò)程中，我會(huì)更加注重視實(shí)踐操作，使自己更好地學(xué)好計(jì)算機(jī)。五、參考文獻(xiàn)1朱福喜，唐曉軍，傅建明編著.Java項(xiàng)目設(shè)計(jì)與開發(fā)范例.北京.電子工業(yè)出版社， .102朱福喜，尹為民等編著.Java語(yǔ)言與面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì).武漢：武漢大學(xué)出版社, .12 3馮軍，程超等編著.JBuilder 9.0程序設(shè)計(jì).北京：中國(guó)水利水電出版社， .54丁振凡，黎章等編著.Java語(yǔ)言實(shí)用教程.北京：北京郵電大學(xué)出版社， .85何橋,李肅義等編著.Java程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明教程.北京：中國(guó)水利水電出版社, .9六、附錄程序的主要代碼：主界面模塊主要代碼JCEDialog.java/加密按鈕事件的處理方法btnEncrypt

18、.addActionListener(new ActionListener() Overridepublic void actionPerformed(ActionEvent e) HashDigest hashDigest=new HashDigest();GenerateKey generateKey=new GenerateKey();Enc enc=new Enc();/ TODO Auto-generated method stubString PlainFilePath1,CipherFilePath1,Strpasswrod1;PlainFilePath1=txtPlain.ge

19、tText();CipherFilePath1=txtCipher.getText();/Strpasswrod1 = txtKey.getText();Strpasswrod1 = new String(txtKey.getPassword();/System.out.println(txtPlain.getText();byte KeyData1= hashDigest.HashDigest(Strpasswrod1);/生成密碼的HASH值javax.crypto.SecretKey SecKey1=generateKey.GenerateKey(KeyData1); /由輸入的密碼的h

20、ash值，產(chǎn)生加密密鑰boolean EncOK=enc.EncryptFile(SecKey1, PlainFilePath1, CipherFilePath1);/調(diào)用文件加密算法txtKey.setText();if(EncOK=true)JOptionPane.showMessageDialog(null, 文件加密成功！);else JOptionPane.showMessageDialog(null, 文件加密失?。?;);/解密按鈕事件的處理方法btnDecrypt.addActionListener(new ActionListener() Overridepublic voi

21、d actionPerformed(ActionEvent e) / TODO Auto-generated method stubHashDigest hashDigest=new HashDigest();GenerateKey generateKey=new GenerateKey();Dec dec =new Dec();String PlainFilePath2,CipherFilePath2,StrPasswrod2;PlainFilePath2=txtPlain.getText();CipherFilePath2=txtCipher.getText();/StrPasswrod2

22、=txtKey.getText();StrPasswrod2=new String(txtKey.getPassword();byte KeyData2=hashDigest.HashDigest(StrPasswrod2);javax.crypto.SecretKey SecKey2=generateKey.GenerateKey(KeyData2);boolean DecOK=dec.DecryptFile(SecKey2, PlainFilePath2, CipherFilePath2);txtKey.setText();if(DecOK=true)JOptionPane.showMes

23、sageDialog(null, 文件解密成功！);else JOptionPane.showMessageDialog(null, 文件解密失??！););密碼hash值生成 HashDigest.javapublic class HashDigest public byte HashDigest(String StrPassword)byte BytePasswrod=StrPassword.getBytes();String DigestAlgorithm =SHA-1;byte KeyMaterial =;tryjava.security.MessageDigest MesDigest=

24、MessageDigest.getInstance(DigestAlgorithm);MesDigest.update(BytePasswrod);KeyMaterial=MesDigest.digest();return KeyMaterial;catch(java.security.NoSuchAlgorithmException e1)e1.printStackTrace();return null;Hash產(chǎn)生密鑰算法 GenrateKey.javapublic class GenerateKey public SecretKey GenerateKey(byte KeyData)St

25、ring Alogorithm=DES;tryjavax.crypto.spec.DESKeySpec DesKeySpec=new DESKeySpec(KeyData);javax.crypto.SecretKeyFactory SecKeyFac=SecretKeyFactory.getInstance(Alogorithm);javax.crypto.SecretKey secKey=SecKeyFac.generateSecret(DesKeySpec);return secKey;catch(java.security.NoSuchAlgorithmException e1)e1.

26、printStackTrace();return null;catch(java.lang.Exception e2)e2.printStackTrace();return null;文件加密算法 Enc.javapublic class Enc final int MAX_BUF_SIZE=1024;String Algorithm=DES;String EncryptMode=CBC;String PaddingScheme=PKCS5Padding;public boolean EncryptFile(SecretKey SecKey1,String PlainFilePath1,Str

27、ing CipherFilePath1)try/加密，將明文文件a.txt加密到另一個(gè)文件b.txtjavax.crypto.Cipher Cipher1 = Cipher.getInstance(Algorithm + / + EncryptMode + / + PaddingScheme);Cipher1.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,SecKey1);java.io.File PlainFile1=new File(PlainFilePath1);java.io.File CipherFile1=new File(CipherFilePath1);long FileL

28、en1=PlainFile1.length();if(FileLen1=0)JOptionPane.showMessageDialog(null, 明文文件是空的！);return false;java.io.FileInputStream fis1=new FileInputStream(PlainFile1);java.io.FileOutputStream fos1=new FileOutputStream(CipherFile1);java.io.ObjectOutputStream ObjOS1=new ObjectOutputStream(fos1);byte buffer1 =

29、new byteMAX_BUF_SIZE;int i=fis1.read(buffer1);while(i!=-1)javax.crypto.SealedObject SealedObj1=new SealedObject(buffer1, Cipher1);ObjOS1.writeObject(SealedObj1);i=fis1.read(buffer1);fis1.close();ObjOS1.flush();ObjOS1.close();fos1.close();return true;catch(java.security.NoSuchAlgorithmException e1)e1.printStackTrace();return false;catch(javax.crypto.NoSuchPaddingException e2)e2.printStackTrace();return false;catch(java.lang.Exception e3)e3.printStackTrace();return false;文件解密算法 Dec.javapublic class Dec final int MAX_BUF_SIZE=1024;public boolean DecryptFi