这是加密系统设计的一个示例

一、目的与要求

(一)目的

通过实践，了解运用相应密码算法，设计并实现一个加密系统的全过程，掌握设计和实现信息安全系统的基本手段和常用方法，提高学生的动手能力和分析、解决问题的能力。

(二)要求

选择具有代表性的密码算法，要求使用DES、3DES或AES作为对称密码算法，实现文件加密解密功能。密钥可以随机或人为生成，密钥的分配可以考虑使用公钥密码体制。使用散列函数确保文件的完整性。

二、实验内容：

使用Java平台所带的安全包，设计并实现一个加密系统，使之能够产生并管理密钥、加密文件、解密文件。

一、消息摘要方法设计

完整源代码：

/*

* @author W-nut

* FileInfo:验证数据完整性的方法一：消息摘要法

*/

package appFunction;

import java.security.MessageDigest;

public class CreateMessageDigest

{

//方法描述：将可变长度的消息映射为固定长度的Hash值或消息摘要

//方法参数：s_algorithm:映射时使用的安全哈希算法(SHA)，可任意选择测试;s_message:待发送的信息

//方法返回：生成的消息摘要

public byte[] createMyMessageDigest(String s_algorithm,String s_message)

{

try

{

//生成一个MessageDigest类,确定计算方法

MessageDigest mda = MessageDigest.getInstance(s_algorithm);

//添加要进行计算摘要A的信息

mda.update(s_message.getBytes());

//保存摘要到字节数组中

byte[] digestA=mda.digest();

System.out.println("本信息摘要是:" Conversion.byteArrayToHexString(digestA));

//return Conversion.byteArrayToHexString(digestA);

return digestA;

}

catch (java.security.NoSuchAlgorithmException e)

{

System.out.println("非法摘要算法!");

}

return null;

}

//方法描述：验证消息摘要

//方法参数：s_algorithm:映射时使用的安全哈希算法(SHA);s_message:待发送的信息;s_digestA:别人生成的消息摘要

public void checkMessageDigest(String s_algorithm,String s_message,byte[] s_digestA)

{

try

{

//其他人通过相同方法计算出消息摘要，与原消息摘要比对，判断数据是否完整

MessageDigest mdb = MessageDigest.getInstance(s_algorithm);

//添加要进行计算摘要B的信息

mdb.update(s_message.getBytes());

byte[] digestB=mdb.digest();

//比较字节数组内容是否相等

if (MessageDigest.isEqual(s_digestA,digestB))

System.out.println("信息检查正常!\n");

else

System.out.println("摘要不相同!\n");

}

catch(java.security.NoSuchAlgorithmException e)

{

System.out.println("非法摘要算法!");

}

}

}

以上为交互接口，可以写一点代码测试一下：

/*

* @author W-nut

*/

package appEntrance;

import appFunction.*;

public class ProgramEntrance

{

public static void main(String[] args)

{

String algorithm_MessageDigest="SHA-1";//安全哈希算法

String message="info";//待验证的信息

byte []messageDigest;//生成的消息摘要数组

CreateMessageDigest messageAbstract=new CreateMessageDigest();

//生成自己的消息摘要

messageDigest= messageAbstract.createMyMessageDigest(algorithm_MessageDigest,message);

//消息发送给别人，别人验证消息是否完整

messageAbstract.checkMessageDigest(algorithm_MessageDigest,message,messageDigest);

}

}

运行结果:

二、数字签名方法设计

完整源代码：

/*

* @author W-nut

* FileInfo:验证数据完整性方法二：数字签名法

*/

package appFunction;

import java.security.*;

public class CreateDSA

{

//测试一下下

public void testKeyPair(String s_info,String s_algorithm)

{

KeyPair keyPair=generateKeyPair(s_algorithm);

byte [] signature=performSigning(s_info,s_algorithm,keyPair);

performVerification(s_info,s_algorithm,signature,keyPair.getPublic());

}

//方法说明：生成保存用户特定算法的密钥对生成器

//方法参数：algorithm:特定算法

//方法返回：生成的密钥对

private static KeyPair generateKeyPair(String algorithm)

{

try

{

//保存生成一个密钥对生成器KeyPairGenerator实例

KeyPairGenerator kg = KeyPairGenerator.getInstance(algorithm);

System.out.println("正在生成密钥对......");

kg.initialize(512);//初始化确定密钥大小的密钥对生成器

return kg.genKeyPair();//每次调用此方法都将生成新的密钥对

}

catch(Exception e)

{

System.exit(0);

}

return null;

}

//方法说明：用私钥和加密信息生成签名数组

//方法参数：info:加密信息,algorithm:生成密钥对使用的加密算法,keyPair:用户的密钥对

//方法返回：由私钥和信息组成的签名数组

private static byte[] performSigning(String info,String algorithm,KeyPair keyPair)

{

try

{

//生成密钥公钥publicKey和私钥privateKey

PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();

PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();

//用私人密钥(privateKey)对所确认的信息(info)进行数字签名产生一个签名数组

Signature sign = Signature.getInstance(algorithm);//特定算法签名

sign.initSign(privateKey); //用该用户的私钥初始一个Signature对象

sign.update(info.getBytes()); //用该用户的加密信息更新一个Signature对象

System.out.println("正在生成签名......");

byte[] b = sign.sign(); //生成签名数组

System.out.println("\nMessage: " info);

System.out.println("Private key:\n"

Conversion.byteArrayToBase64String(privateKey.getEncoded()));

System.out.println("Public key:\n"

Conversion.byteArrayToBase64String(publicKey.getEncoded()));

System.out.println("Signature:\n"

Conversion.byteArrayToBase64String(b));

return b;

}

catch(Exception e)

{

System.exit(0);

}

return null;

}

//方法说明：用公钥和加密信息验证签名数组

//方法参数：info:加密信息 ,algorithm:生成密钥对的特定算法,signature[]:该用户的签名数组,publicKey:该用户的公钥

private static void performVerification(String info, String algorithm,byte[] signature, PublicKey publicKey)

{

try

{

Signature sign = Signature.getInstance(algorithm);

System.out.println("\n正在验证签名......");

sign.initVerify(publicKey);//使用该用户的公钥初始化一个Signature对象

sign.update(info.getBytes());//使用该用户的加密信息更新一个Signature对象

if(sign.verify(signature))

System.out.println("Signature verified!");

else

System.out.println("Signature NOT verified!");

}

catch(Exception e)

{

System.exit(0);

}

}

}

测试一下下：

/*

* @author W-nut

*/

package appEntrance;

import appFunction.*;

public class ProgramEntrance

{

public static void main(String[] args)

{

String message="info";//待验证的信息

String algorithm_KeyPair="DSA";

//生成数字签名并验证

CreateDSA createDSA=new CreateDSA();

createDSA.testKeyPair(message,algorithm_KeyPair);

}

}

运行结果：

三、DES加密

献上小弟的源代码:

/*

* @author W-nut

*FileInfo:DES算法加密

*/

package appFunction;

import javax.crypto.Cipher;

import javax.crypto.KeyGenerator;

import java.nio.charset.StandardCharsets;

import java.security.Key;

public class EncryptDES

{

public static void main(String[] args)

{

testEncryptDES("这真的是明文！");

}

public static void testEncryptDES(String s_plainText)

{

try

{

byte[] plainText =s_plainText.getBytes();

//获取DES密钥并保存

System.out.println("\n开始生成DES密钥！");

KeyGenerator keyGen = KeyGenerator.getInstance("DES");

keyGen.init(56);

Key key = keyGen.generateKey();

System.out.println("DES密钥生成结束！");

//获取DES密文实例并打印provider

Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES");

System.out.println("\n" cipher.getProvider().getInfo());

//用DES密钥加密明文plainText,生成密文cipherText

System.out.println("\n加密开始\n");

cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);

byte[] cipherText = cipher.doFinal(plainText);

System.out.println("加密结束: ");

System.out.println(new String(cipherText, StandardCharsets.UTF_8));

//用DES密钥解密密文

System.out.println("\n解密开始\n");

cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);

byte[] newPlainText = cipher.doFinal(cipherText);

System.out.println("解密结束: ");

System.out.println(new String(newPlainText, StandardCharsets.UTF_8));

}

catch(Exception e)

{

System.exit(0);

}

}

}

运行结果：

四、Diffie-Hellman密钥交换协议

/*

* @author W-nut

*/

package appFunction;

import javax.crypto.KeyAgreement;

import javax.crypto.SecretKey;

import javax.crypto.interfaces.DHPrivateKey;

import javax.crypto.interfaces.DHPublicKey;

import javax.crypto.spec.DHParameterSpec;

import java.security.KeyPair;

import java.security.KeyPairGenerator;

public class KeyChange

{

public static void main(String[] args)

{

try

{

// Generate key pair for 1

System.out.println("1 is generating a key pair");

KeyPairGenerator kpg1 = KeyPairGenerator.getInstance("DH");

kpg1.initialize(512);

KeyPair kp1 = kpg1.generateKeyPair();

// Create a KeyAgreement object using the private key

System.out.println("1 is creating a key agreement object");

KeyAgreement ka1 = KeyAgreement.getInstance("DH");

DHPrivateKey privateKey1 = (DHPrivateKey) kp1.getPrivate();

DHPublicKey publicKey1 = (DHPublicKey) kp1.getPublic();

ka1.init(privateKey1);

System.out.println("1 is using " publicKey1.getY() " for its public key");

// Generate key pair for 2

System.out.println("2 is generating a key pair");

DHParameterSpec dhParamSpec = publicKey1.getParams();

KeyPairGenerator kpg2 = KeyPairGenerator.getInstance("DH");

kpg2.initialize(dhParamSpec);

KeyPair kp2 = kpg2.generateKeyPair();

// Create a KeyAgreement object using the private key

System.out.println("2 is creating a key agreement object");

KeyAgreement ka2 = KeyAgreement.getInstance("DH");

DHPrivateKey privateKey2 = (DHPrivateKey) kp2.getPrivate();

DHPublicKey publicKey2 = (DHPublicKey) kp2.getPublic();

ka2.init(privateKey2);

System.out.println("2 is using " publicKey2.getY() " for its public key");

// Use the KeyAgreement object of 1 to generate its shared key

ka1.doPhase(publicKey2,true);

SecretKey sharedKey1 = ka1.generateSecret("DES");

System.out.println("1 is using "

Conversion.byteArrayToHexString(sharedKey1.getEncoded()) " as its DES session key");

// Use the KeyAgreement object of 2 to generate its shared key

ka2.doPhase(publicKey1,true);

SecretKey sharedKey2 = ka2.generateSecret("DES");

System.out.println("2 is using "

Conversion.byteArrayToHexString(sharedKey2.getEncoded()) " as its DES session key");

}

catch(Exception e)

{

System.out.println("出错啦！！！");

}

}

}

这里小弟就不运行啦！

部分文件用到的Conversion类型转换类：

/*

* @author W-nut

*FileInfo:类型转换

*/

package appFunction;

import java.util.Base64;

public class Conversion

{

//方法说明：字节数组转换成字符串

public static String byteArrayToHexString(byte [] digestA)

{

StringBuilder sb =new StringBuilder();

for (byte value : digestA)

{

int temp = value & 0xFF;

sb.append(Integer.toHexString(temp));

}

return sb.toString();

}

//方法说明：base64编码转换成字符串

public static String byteArrayToBase64String(byte [] keyInfo)

{

return Base64.getEncoder().encodeToString(keyInfo);

}

}

mua~

来源：https://www.icode9.com/content-1-763701.html