文件加密与解密—Java课程设计报告
JAVA课程设计题目：文件的加密与解密
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目录
一、设计思路 (3)
二、具体实现 (3)
三、运行调试与分析讨论 (8)
四、设计体会与小结 (11)
五、参考文献 (12)
六、附录 (12)
一、设计思路
自从Java技术出现以业，有关Java平台的安全性用由Java技术发展所引发的安全性问题，引起了越来越多的关注。目前，Java已经大量应用于各个领域，研究Java的安全性对于更好地利用Java具有深远的意义。使用Java的安全机制设计和实现安全系统更具有重要的应用价值。
本课程设计，主要实践Java安全中的JCE模块，包括密钥生成，Cipher对象初始化、加密模式、填充模式、底层算法参数传递，也涉及文件读写与对象输入输出流。
二、具体实现
本系统通过用户界面接收三个参数：明文文件、密文文件、口令。采用DES加密算法，密码分组链（Cipher Block Chaining，CBC）加密模式，PKCS#5-Padding的分组填充算法。因为CBC涉及到底层算法参数的解密密钥的传递，所以将明文文件中的字节块以密封对象（Sealed Object）的方式加密后，用对象流输出到密文文件，这样就将密文、算法参数、解密密钥三都密封到一个对象中了。口令的hash值作为产生密钥的参数。设计流程图如下所示：
文件加密与解密设计流程图
本系统中，包含Default,Shares,SecretKey,EncAndDec四个包共6个类组成。定义的几个参数：MAX_BUF_SIZE为每次从文件中读取的字节数，也是内存缓冲区的大小；加密算法为DES；加密模式是密码分组链（CBC）模式；分组填充方式是PKCS#5Padding。包和类结构图如下所示：
本课程设计，包和类结构图：
以下为包中的类的方法实现说明
Package Shares类结构图
Package SecretKey类结构图
Package EncAndDec类结构图
图1 文件加密流程图
文件加密与解密窗口类结构图：
三、运行调试与分析讨论
系统的详细设计代码请查阅附带的代码。以下仅对各个界面进行截图展示：
图2系统主界面
图 1 文件加密界面
图 2 文件解密界面
图 3 待加密文件Plain1.txt
图 4 Plain1.txt加密后的文件Cipher.txt
图 5 密文文件Cipher.txt解密后的明文文件Plain2.txt
运行JA V A程序中，显示系统的主界面，如图三所示，主界面有进入其他子功能的按钮，选择相应的按钮便可进入相应的功能。加密功能如图四所示，根据提示输入要加密的明文文件路径、密文文件路径，点击加密，若加密成功将弹出提示框，提示加密成功否则提示解密失败。解密功能如图五所示，根据提示输入要解密的密文文件路径、明文文件路径。点击解密，若解密成功将弹出提示框，提示解密成功否则提示解密失败。
图6－图8为加密与解密文件的效果图。
四、设计体会与小结
本次Java课程设计，自己通过查找资料、复习课本、编程调试，写实验报告等环节，进一步掌握了以前学到的知识，并且还学习到Java密码扩展服务（Java Cryptography Extension,JCE）。JCE为加密解密，密钥产生与分配、消息认证码（Message Authentication Code）算法提供框架与实现，支持对称加密、非对称加密、块加密与流加密，也支持安全流与密封对象。另外对SunJCE服务提供者也有所了解。
通过实践的学习，我认到学好计算机要重视实践操作，不仅仅是学习java语言，还是其它的语言，以及其它的计算机方面的知识都要重在实践，所以后在学习过程中，我会更加
注重视实践操作，使自己更好地学好计算机。
五、参考文献
[1]朱福喜，唐晓军，傅建明编著.Java项目设计与开发范例.北京.电子工业出版社，2005.10
[2]朱福喜，尹为民等编著.Java语言与面向对象程序设计.武汉：武汉大学出版社,2002.12
[3]冯军，程超等编著.JBuilder 9.0程序设计.北京：中国水利水电出版社，2004.5
[4]丁振凡，黎章等编著.Java语言实用教程..北京：北京邮电大学出版社，2005.8
[5]何桥,李肃义等编著.Java程序设计简明教程.北京：中国水利水电出版社,2004.9
六、附录
程序的主要代码：
主界面模块主要代码JCEDialog.java
//加密按钮事件的处理方法
btnEncrypt.addActionListener(new ActionListener() {
@Override
public void actionPerformed(ActionEvent e) {
HashDigest hashDigest=new HashDigest();
GenerateKey generateKey=new GenerateKey();
Enc enc=new Enc();
// TODO Auto-generated method stub
String PlainFilePath1,CipherFilePath1,Strpasswrod1;
PlainFilePath1=txtPlain.getText();
CipherFilePath1=txtCipher.getText();
//Strpasswrod1 = txtKey.getText();
Strpasswrod1 = new String(txtKey.getPassword());
//System.out.println(txtPlain.getText());
byte[] KeyData1= hashDigest.HashDigest(Strpasswrod1);//生成密码的HASH 值
javax.crypto.SecretKey SecKey1=generateKey.GenerateKey(KeyData1); //由输入的密码的hash值，产生加密密钥
boolean EncOK=enc.EncryptFile(SecKey1, PlainFilePath1, CipherFilePath1);//调用文件加密算法
txtKey.setText("");
if(EncOK==true)
{
JOptionPane.showMessageDialog(null, "文件加密成功！");
}
else {
JOptionPane.showMessageDialog(null, "文件加密失败！");
}
}
});
//解密按钮事件的处理方法
btnDecrypt.addActionListener(new ActionListener() {
@Override
public void actionPerformed(ActionEvent e) {
// TODO Auto-generated method stub
HashDigest hashDigest=new HashDigest();
GenerateKey generateKey=new GenerateKey();
Dec dec =new Dec();
String PlainFilePath2,CipherFilePath2,StrPasswrod2;
PlainFilePath2=txtPlain.getText();
CipherFilePath2=txtCipher.getText();
//StrPasswrod2=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.showMessageDialog(null, "文件解密成功！");
}
else {
JOptionPane.showMessageDialog(null, "文件解密失败！");
}
}
});
密码hash值生成HashDigest.java
public class HashDigest {
public byte[] HashDigest(String StrPassword)
{
byte[] BytePasswrod=StrPassword.getBytes();
String DigestAlgorithm ="SHA-1";
byte[] KeyMaterial ={};
try
{
java.security.MessageDigest
MesDigest=MessageDigest.getInstance(DigestAlgorithm);
MesDigest.update(BytePasswrod);
KeyMaterial=MesDigest.digest();
return KeyMaterial;
}
catch(java.security.NoSuchAlgorithmException e1)
{
e1.printStackTrace();
return null;
}
}
}
Hash产生密钥算法GenrateKey.java
public class GenerateKey {
public SecretKey GenerateKey(byte[] KeyData)
{
String Alogorithm="DES";
try
{
javax.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.printStackTrace();
return null;
}
catch(https://www.sodocs.net/doc/688914249.html,ng.Exception e2)
{
e2.printStackTrace();
return null;
}
}
}
文件加密算法Enc.java
public class Enc {
final int MAX_BUF_SIZE=1024;
String Algorithm="DES";
String EncryptMode="CBC";
String PaddingScheme="PKCS5Padding";
public boolean EncryptFile(SecretKey SecKey1,String PlainFilePath1,String CipherFilePath1)
{
try
{
//加密，将明文文件a.txt加密到另一个文件b.txt
javax.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 FileLen1=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 = new byte[MAX_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(https://www.sodocs.net/doc/688914249.html,ng.Exception e3)
{
e3.printStackTrace();
return false;
}
}
}
文件解密算法Dec.java
public class Dec {
final int MAX_BUF_SIZE=1024;
public boolean DecryptFile(SecretKey SecKey2,String PlainFilePath2,String CipherFilePath2)
{
try
{
java.io.File PlainFile2=new File(PlainFilePath2);
java.io.File CipherFile2=new File(CipherFilePath2);
long FileLen2=CipherFile2.length();
if(FileLen2<=0)
{
JOptionPane.showMessageDialog(null, "密文文件是空的！");
return false;
}
java.io.FileInputStream fis2=new FileInputStream(CipherFile2);
java.io.ObjectInputStream ObjIS2=new ObjectInputStream(fis2);
java.io.FileOutputStream fos2=new FileOutputStream(PlainFile2);
byte[] buffer2=new byte[MAX_BUF_SIZE];
javax.crypto.SealedObject SealedObj2=null;
SealedObj2=(SealedObject)ObjIS2.readObject();
while(SealedObj2!=null)
{
buffer2=(byte[])SealedObj2.getObject(SecKey2);
fos2.write(buffer2);
SealedObj2=(SealedObject)ObjIS2.readObject();
}
ObjIS2.close();
fis2.close();
fos2.flush();
fos2.close();
return true;
}
catch(java.security.NoSuchAlgorithmException e1)
{
e1.printStackTrace();
return false;
}
catch(java.io.EOFException e2)
{
System.out.println("解密完成！");
return true;
}
catch(https://www.sodocs.net/doc/688914249.html,ng.Exception e3)
{
e3.printStackTrace();
return false;
}
}
}