文件加密与解密Java课程设计报告

1、2020年4月19日文件加密与解密Java课程设计报告文档仅供参考，不当之处，请联系改正。JAVA课程设计 题目： 文件的加密与解密 姓 名： 学 号： 班 级: 日 期： 指导老师分 数目 录TOC o 1-2 h u HYPERLINK file:/E:TDDOWNLOAD计算机与信息工程学院java课程设计报告书.doc l _Toc3122 一、设计思路 PAGEREF _Toc3122 1 HYPERLINK file:/E:TDDOWNLOAD计算机与信息工程学院java课程设计报告书.doc l _Toc7449 二、具体实现 PAGEREF _Toc7449 1 HYPERLI

2、NK file:/E:TDDOWNLOAD计算机与信息工程学院java课程设计报告书.doc l _Toc19644 三、运行调试与分析讨论 PAGEREF _Toc19644 3 HYPERLINK file:/E:TDDOWNLOAD计算机与信息工程学院java课程设计报告书.doc l _Toc6332 四、设计体会与小结 PAGEREF _Toc6332 7 HYPERLINK file:/E:TDDOWNLOAD计算机与信息工程学院java课程设计报告书.doc l _Toc24115 五、参考文献 PAGEREF _Toc24115 8 HYPERLINK file:/E:TDDO

3、WNLOAD计算机与信息工程学院java课程设计报告书.doc l _Toc8923 六、附录 PAGEREF _Toc8923 8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。当前，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、具体实现本系统经过用户界面接收

4、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，因此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_SIZ

5、E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：Package Default - Class JCEDialog/文件加密解密窗口类Package Shares - Class HashDigest、Class byte2hex/密码Hash值生成类、二进制转字符串类Package SecretKey - Class GenerateKey/由密码Hash值生成秘密密钥类Package EncAndDec - Class Dec、Class En

6、c/文件加密、解密类以下为包中的类的方法实现说明Package Shares类结构图Package Shares public class HashDigest密码Hash值生成方类，使用默认构造方法。 public byte HashDigest(String StrPassword)密码Hash值生成方法MessageDigest对象生成，使用类的getInstance(String DigestAlgorithm)方法。1）输入产生摘要的原始数据，使用报文摘要对象MesDigest的update方法，接收byte类型的输入，因此需要交String类型预先转化为byte类型。2）报文摘要的

7、产生能够直接调用报文摘要对象MesDigest的digest方法，也能够将输入的byte类型作为参数而省去 update方法调用。 public class byte2hex二进制转字符串类 public String byte2hex(byte b)该方法接收byte类型的二进制数据。将二进制数据转为字符串，以便于观察和对比，便于调试程序。Package SecretKey类结构图Package SecretKeypublic class GenerateKey由密码Hash值生成秘密密钥类，使用默认构造方法。 Public SecretKey GenerateKey(byte KeyDat

8、a)由密码Hash值生成秘密密钥方法（由hashDigest算法产生byte类型的hash值，再由此hash值生成对称密钥的算法）算法中用到了两个重要的类DESKeySpec，是密码服务提供者“SunJCE”支持的一种DES密钥透明表示，即以适当的格式表示的DES密钥的底层元素。本设计中以输入密钥的hash值生成DESKeySpec对象。SecretKeyFactory是一种密钥转换机制，用于密钥（Key,java.security.key 类型的不透明密钥）与密钥规范（key specification，符合适当的底层密钥元素的透明表示）之间的互相转换。SecretKeyFactory仅作用

9、于秘密密钥（对称密钥），它用于由key specification（DESKeySpec）生成Key(SecretKey)。Package EncAndDec类结构图Package EncAndDec public class Enc文件加密类，使用默认构造方法 public boolean EncryptFile(SecretKey SecKey1,String PlainFilePath1,String CipherFilePath1)文件加密方法，该加密的流程如图-文件加密流程图所示。该过程采用DES块加密算法、密码分组（CBC）加密模式、PKCS#5Padding填充方式。CBC模式需

10、要传递底层算法参数和解密密钥，而SealedObject是解决底层算法参数传递的理想方案与关键。 public class Dec文件解密类，使用默认构造方法 public boolean EncryptFile(SecretKey SecKey2,String PlainFilePath2,String CipherFilePath2)文件解密是文件加密的逆过程，接收相同的三个入口参数，所使用的对象与API有很多相似的关联，其流程与实现只有少数不同之处文件解密以对象输入流（ObjcetInputStream）从密文文件中读取密文对象，用普通文件输出流（FileOutputStream）将解密

11、后的明文文件。解密使用参数SecKey2作用于密文文件中的SealdObject。Cipher对象和底层算法参数都封装在SealdeObject中， 解密语句：buffer2=(byte)SealedObj2.getObject(SecKey2);将密文从读取的SealdeObj2中用解密密钥SecKey2解密出来，解密后的明文暂存于buffer2。图1 文件加密流程图文件加密与解密窗口类结构图：Public class JCEDialog extends JDialog/文件加密解密窗口类 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类，密码Hash值生成方法Import SecretKey.* Public SecretKey GenerateKey(byte KeyData)/SecreKey包，GenerateKey类，由密码Hash值生成秘密密钥方法Import EncAndDec.* Public boolen EncryptFile(

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

14、ionListener() public void actionPerformed(ActionEvent e) /加密按钮事件 btnDecrypt.addActionListener(new ActionListener() public void actionPerformed(ActionEvent e) /解密按钮事件三、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 SEQ 图 * ARABIC 4 文件加密界面图 SEQ 图 * ARABIC 5 文件解密界面图 SEQ 图 * ARABIC 6 待加密文件Plain1.txt

15、图 SEQ 图 * ARABIC 7 Plain1.txt加密后的文件Cipher.txt图 SEQ 图 * ARABIC 8 密文文件Cipher.txt解密后的明文文件Plain2.txt运行JAVA程序中，显示系统的主界面，如图三所示，主界面有进入其它子功能的按钮，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

16、图。四、设计体会与小结本次Java课程设计，自己经过查找资料、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，而且还学习到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。 经过实践的学习，我认到学好计算机要重视实践操作，不但仅是学习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，因此后在学习

17、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， .102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, .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， .54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， .85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, .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

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);/生成密码的HASH值javax.crypto.SecretKey SecKey1=generateKey.GenerateKey(KeyData1); /由输入的密码的h

20、ash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() 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, 文件解密失败！););密码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产生密钥算法 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，将明文文件a.txt加密到另一个文件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