Java实现凯撒密码、维吉尼亚密码、双换位密码、RC4算法加密
2024-06-01 15:22:58
文章目录
- 前言
- 一、凯撒密码
- 二、维吉尼亚密码
- 三、双换位密码
- 四、RC4算法加密
前言
本博文为信息安全与支付课程的课程作业。
一、凯撒密码
文件有：Caesar.java、输入文件input1.txt、输出文件output1.txt
Caesar.java代码如下：
import java.util.Scanner;
import java.io.*;
import java.lang.reflect.Array;public class Caesar {//凯撒密码，只能实现英文字母的置换，大写置换大写，小写置换小写public static void main(String[] args) throws IOException {System.out.println("[E 加密][D 解密],请选择一个");Scanner c=new Scanner(System.in);// 创建Scanner对象String s1=c.nextLine();//获取本行的字符串if(s1.equalsIgnoreCase("E")) {//判断变量s1与A是否相等，忽略大小//System.out.println("请输入明文：");//Scanner sc=new Scanner(System.in);//String s=sc.nextLine();String s=Readfile();System.out.println("请输入密钥:");Scanner sc1=new Scanner(System.in);int key=sc1.nextInt();//将下一输入项转换成int类型Encryption(s,key);}else if(s1.equalsIgnoreCase("D")) {System.out.println("请输入密文:");Scanner sc=new Scanner(System.in);String s=sc.nextLine();System.out.println("请输入密钥：");Scanner sc1=new Scanner(System.in);int key=sc1.nextInt();Decrypt(s,key);//调用Encryption方法}}public static String Readfile() throws IOException {String fileName ="input1.txt";FileReader fileReader = new FileReader(fileName);BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(fileReader);StringBuffer sb=new StringBuffer();System.out.println("从文件中读取明文为："); String Line =bufferedReader.readLine();while (Line!=null){System.out.println(Line);sb.append(Line);Line = bufferedReader.readLine(); }String s=new String(sb);bufferedReader.close();fileReader.close();return s;}public static void Decrypt(String str, int n) { //解密int k=Integer.parseInt("-"+n);String string="";for(int i=0;i<str.length();i++) {char c=str.charAt(i);if(c>='a'&&c<='z')//如果字符串中的某个字符是小写字母{c+=k%26;//移动key%26位if(c<'a')c+=26;//向左超界if(c>'z')c-=26;//向右超界}else if(c>='A'&&c<='Z')//如果字符串中的某个字符是大写字母{c+=k%26;//移动key%26位if(c<'A')c+=26;//向左超界if(c>'Z')c-=26;//向右超界}string +=c;//将解密后的字符连成字符串}System.out.println("密文为："+str+" "+"明文为："+string+" "+"密钥为："+n); }public static void Encryption(String str, int k) throws FileNotFoundException { //加密String string="";for(int i=0;i<str.length();i++) {char c=str.charAt(i);if(c>='a'&&c<='z')//如果字符串中的某个字符是小写字母{c+=k%26;//移动key%26位if(c<'a')c+=26;//向左超界if(c>'z')c-=26;//向右超界}else if(c>='A'&&c<='Z')//如果字符串中的某个字符是大写字母{c+=k%26;//移动key%26位if(c<'A')c+=26;//向左超界if(c>'Z')c-=26;//向右超界}string +=c;//将解密后的字符连成字符串}System.out.println("明文为："+str+" "+"密文为："+string+" "+"密钥为："+k);WriteFile(string);}public static void WriteFile(String string) throws FileNotFoundException {File file = new File("ouput1.txt");if (file.exists()) { // 检查scores.txt是否存在System.out.println("File already exists");System.exit(1); // 如果存在则退出程序}// 如果不存在则创建一个新文件try (PrintWriter output = new PrintWriter(file);) {output.print("凯撒密码明文加密后密文为："+string);output.close();} }}运行截图：
二、维吉尼亚密码
文件：Vigenere.java。输入文件input2.txt；输出文件：output2.txt。
功能：按照维吉尼亚密码表，对英文明文/密文（可含特殊字符，如空格，感叹号等）进行加密/解密，特殊字符不加密解密。密文和明文为大小写一致的英文，密钥为大小写一致的英文字母，在特殊字符位置上，应与明密文一致。
import java.io.BufferedReader;
import java.io.File;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
import java.io.PrintWriter;
import java.util.Scanner;public class Vigenere {//维吉尼亚密码，将密钥重复至与明文等长，其中，特殊字符的位置上密钥与明文相同；//按照维吉尼亚密码表转换，其中，特殊字符不转换;密钥大小写应与明、密文一致;public static void main(String[] args) throws IOException {//选择加密或解密System.out.println("[E 加密][D 解密],请选择一个");Scanner scan=new Scanner(System.in);//创建Scanner对象String s1=scan.nextLine();//获取本行的字符串//输入明文或密文if(s1.equalsIgnoreCase("E")) {//判断变量s1与E是否相等，忽略大小//获取明文//System.out.println("请输入明文：");//Scanner sc=new Scanner(System.in);//String m=sc.nextLine();//int num=m.length();String m=Readfile(); int num=m.length();//获取密钥System.out.println("请输入密钥:");Scanner sc1=new Scanner(System.in);String key=sc1.nextLine();int num1=key.length();char[] k=new char[num];//扩充密钥使其和明文等长，跳过特殊字符int count=0;//计算明文中特殊字符的数量for(int i=0;i<num;i++) {if(m.charAt(i)<'A'||(m.charAt(i)>'Z'&&m.charAt(i)<'a')||m.charAt(i)>'z'){k[i]=m.charAt(i);count++;}//特殊字符不转换else{k[i]=key.charAt((i-count)%num1);}}Encryption(m,k);//调用Encryption方法}else if(s1.equalsIgnoreCase("D")) {System.out.println("请输入密文:");Scanner sc=new Scanner(System.in);String m=sc.nextLine();int num=m.length();System.out.println("请输入密钥：");Scanner sc1=new Scanner(System.in);String key=sc1.nextLine();int num1=key.length();char[] k=new char[num];int count=0;for(int i=0;i<num;i++) {if(m.charAt(i)<'A'||(m.charAt(i)>'Z'&&m.charAt(i)<'a')||m.charAt(i)>'z'){k[i]=m.charAt(i);count++;}//特殊字符不转换else{k[i]=key.charAt((i-count)%num1);}//扩充密钥使其和明文等长，跳过特殊字符}Decryption(m,k);//调用Encryption方法}}public static String Readfile() throws IOException {String fileName ="input2.txt";FileReader fileReader = new FileReader(fileName);BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(fileReader);StringBuffer sb=new StringBuffer();System.out.println("从文件中读取明文为："); String Line =bufferedReader.readLine();while (Line!=null){System.out.println(Line);sb.append(Line);Line = bufferedReader.readLine(); }String m=new String(sb);bufferedReader.close();fileReader.close();return m;}public static void Encryption(String m,char[] k) throws FileNotFoundException {//加密String string="";for(int i=0;i<m.length();i++) {char c=m.charAt(i);if(c<='z'&&c>='a') {c=(char) (c+k[i]-'a');if(c>122) c=(char) (c-26);string +=c;//将解密后的字符连成字符串}else if(c<='Z'&&c>='A') {c=(char)(( (c+k[i]-'A')%26)+'A');if(c>90) c=(char) (c-26);string +=c;}else {string +=c;}}System.out.print("明文为："+m+" "+"密文为："+string+"密钥为:");for(int i=0;i<k.length;i++) {System.out.print(k[i]);}WriteFile(string);}public static void WriteFile(String string) throws FileNotFoundException {File file = new File("ouput2.txt");if (file.exists()) { // 检查scores.txt是否存在System.out.println("File already exists");System.exit(1); // 如果存在则退出程序}// 如果不存在则创建一个新文件try (PrintWriter output = new PrintWriter(file);) {output.print("维吉尼亚密码明文加密后密文为："+string);output.close();} }public static void Decryption(String m,char[] k) {//解密String string="";for(int i=0;i<m.length();i++) {char c=m.charAt(i);if(c<='z'&&c>='a') {c=(char) (c-(k[i]-'a'));if(c<97) c=(char) (c+26);string +=c;}else if(c<='Z'&&c>='A') {c=(char) (c-(k[i]-'A'));if(c<65) c=(char) (c+26);string +=c;}else {string +=c;}}System.out.print("密文为："+m+" "+"明文为："+string+"密钥为：");for(int i=0;i<k.length;i++) {System.out.print(k[i]);}}
}
运行截图：
三、双换位密码
文件：Bifid.java。输入文件input3.txt；输出文件：output3.txt。
注：明文和密文为英文，密钥有两个，密钥内数字用逗号隔开。
import java.io.BufferedReader;
import java.io.File;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
import java.io.PrintWriter;
import java.util.Scanner;public class Bifid {public static void main(String[] args) throws IOException {//选择加密或解密方式System.out.println("[E 加密][D 解密],请选择一个");Scanner sc=new Scanner(System.in);//创建Scanner对象String s1=sc.nextLine();//获取本行的字符串//加密或解密方式if(s1.equalsIgnoreCase("E")) {//System.out.println("请输入明文：");//Scanner sc1=new Scanner(System.in);//String mingw=sc1.nextLine();//char[] mingwen=mingw.toCharArray();String m=Readfile();char mingwen[]=new char[m.length()];for(int i=0;i<m.length();i++){mingwen[i]=m.charAt(i);}System.out.println("请输入第一个密钥，数字之间用逗号隔开：");Scanner sc2=new Scanner(System.in);String mystr1=sc2.nextLine();String[] miyue1=mystr1.split(",");int[] my1=new int[miyue1.length];for(int i=0;i<miyue1.length;i++) {my1[i]=Integer.parseInt(miyue1[i]);//第一种输入int型数组方法}System.out.println("请输入第二个密钥，数字之间用逗号隔开：");Scanner sc3=new Scanner(System.in);String mystr2=sc3.nextLine();String[] miyue2=mystr2.split(",");int[] my2=new int[miyue2.length];for(int i=0;i<miyue2.length;i++) {my2[i]=Integer.parseInt(miyue2[i]);//第一种输入int型数组方法}Encryption(mingwen,my1,my2,miyue1.length,miyue2.length);}else if(s1.equalsIgnoreCase("D")) {//解密System.out.println("请输入密文：");Scanner sc1=new Scanner(System.in);String miw=sc1.nextLine();char[] miwen=miw.toCharArray();System.out.println("请输入第一个密钥，数字之间用逗号隔开：");Scanner sc2=new Scanner(System.in);String mystr1=sc2.nextLine();String[] miyue1=mystr1.split(",");int[] my1=new int[miyue1.length];for(int i=0;i<miyue1.length;i++) {my1[i]=Integer.parseInt(miyue1[i]);//第一种输入int型数组方法}System.out.println("请输入第二个密钥，数字之间用逗号隔开：");Scanner sc3=new Scanner(System.in);String mystr2=sc3.nextLine();String[] miyue2=mystr2.split(",");int[] my2=new int[miyue2.length];for(int i=0;i<miyue2.length;i++) {my2[i]=Integer.parseInt(miyue2[i]);//第一种输入int型数组方法}Decryption(miwen,my1,my2,miyue1.length,miyue2.length);}}public static String Readfile() throws IOException {String fileName ="input3.txt";FileReader fileReader = new FileReader(fileName);BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(fileReader);StringBuffer sb=new StringBuffer();System.out.println("从文件中读取明文为："); String Line =bufferedReader.readLine();while (Line!=null){System.out.println(Line);sb.append(Line);Line = bufferedReader.readLine(); }bufferedReader.close();fileReader.close();String m=new String(sb);return m;}private static void Encryption(char[] mingwen, int[] my1, int[] my2, int myl1, int myl2) throws FileNotFoundException {char[][] mw=new char[myl1][myl2];for(int i=0;i<myl1;i++) {for(int j=0;j<myl2;j++) {mw[i][j]=mingwen[i*3+j];}}System.out.print("明文为：");for(int i=0;i<mingwen.length;i++) {System.out.print(mingwen[i]);}System.out.print("密文为：");char[][] m=new char[myl1][myl2];for(int i=0;i<myl1;i++) {for(int j=0;j<myl2;j++) {m[i][j]=mw[my1[i]-1][my2[j]-1];System.out.print(m[i][j]);}}System.out.print(" "+"密钥分别为：");for(int i=0;i<my1.length;i++) {System.out.print(my1[i]);}System.out.print(" ");for(int i=0;i<my2.length;i++) {System.out.print(my2[i]);}WriteFile(m,myl1,myl2);}public static void WriteFile(char[][] m,int myl1,int myl2) throws FileNotFoundException {File file = new File("ouput3.txt");if (file.exists()) { // 检查scores.txt是否存在System.out.println("File already exists");System.exit(1); // 如果存在则退出程序}// 如果不存在则创建一个新文件try (PrintWriter output = new PrintWriter(file);) {for(int i=0;i<myl1;i++) {for(int j=0;j<myl2;j++) {output.print("双换位密码明文加密后密文为："+m[i][j]);}}output.close();} }public static void Decryption(char[] miwen, int[] my1, int[] my2, int myl1, int myl2) {char[][] mw=new char[myl1][myl2];for(int i=0;i<myl1;i++) {for(int j=0;j<myl2;j++) {mw[i][j]=miwen[i*3+j];}}System.out.print("密文为：");for(int i=0;i<miwen.length;i++) {System.out.print(miwen[i]);}System.out.print("明文为：");char[][] m=new char[myl1][myl2];for(int i=0;i<myl1;i++) {for(int j=0;j<myl2;j++) {m[i][j]=mw[my1[i]-1][my2[j]-1];System.out.print(m[i][j]);}}System.out.print(" "+"密钥分别为：");for(int i=0;i<my1.length;i++) {System.out.print(my1[i]);}System.out.print(" ");for(int i=0;i<my2.length;i++) {System.out.print(my2[i]);}}}
运行截图：
四、RC4算法加密
文件：myrc4.java。输入文件input4.txt；输出文件：output4.txt。
注：明文密文都是中文，密钥是中文。
import java.io.*;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Scanner;
//明文密文必须得是中文
public class myrc4 {public static void main(String[] args) throws IOException {//选择加密或解密方式System.out.println("[E 加密][D 解密],请选择一个");Scanner s=new Scanner(System.in);//创建Scanner对象String s1=s.nextLine();//获取本行的字符串//输入明文密文密钥if(s1.equalsIgnoreCase("E")) {//输入明文//System.out.println("请输入明文：");//Scanner sc=new Scanner(System.in);//String plaintext=sc.nextLine();String plaintext=Readfile();System.out.println("从文件中读取明文为：\n"+plaintext);//输入密钥System.out.println("请输入密钥:");Scanner sc1=new Scanner(System.in);String key=sc1.nextLine();//调用方法String ciphertext = encrypt(plaintext,key); //打印明文System.out.println("明文为："+plaintext);//打印加密后的字符串 System.out.println("密文："+ciphertext); //打印密钥System.out.println("密钥为："+key);//文件输出WriteFile(ciphertext);}else if(s1.equalsIgnoreCase("D")) {//输入密文System.out.println("请输入密文：");Scanner sc3=new Scanner(System.in);String ciphertext=sc3.nextLine();//输入密钥System.out.println("请输入密钥:");Scanner sc4=new Scanner(System.in);String key=sc4.nextLine();//调用方法String plaintext =encrypt(ciphertext,key); //打印加密后的字符串 System.out.println("密文"+ciphertext); //打印解密后的字符串 System.out.println("明文为："+plaintext); //打印密钥System.out.println("密钥为："+key);}} public static String Readfile() throws IOException {String fileName ="input4.txt";BufferedReader in=new BufferedReader(new InputStreamReader(new FileInputStream(fileName), "UTF-8")); String line = ""; StringBuffer sb = new StringBuffer();while((line = in.readLine())!=null){ sb.append(line);}try { in.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); }String plaintext=new String(sb);return plaintext;}public static void WriteFile(String string) throws FileNotFoundException {File file = new File("ouput4.txt");if (file.exists()) { // 检查scores.txt是否存在System.out.println("File already exists");System.exit(1); // 如果存在则退出程序}// 如果不存在则创建一个新文件try (PrintWriter output = new PrintWriter(file);) {output.print("RC4算法加密后密文为："+string);output.close();} }//加解密过程是一样的,加密：明文流字与密钥流字XOR得到密文流字,解密：密文流字与密钥流字XOR得到明文流字 public static String encrypt(final String plainOrCipherText, final String key) {Integer[] S = new Integer[256]; // S盒Character[] keySchedul = new Character[plainOrCipherText.length()]; // 生成的密钥流StringBuffer ciphertext = new StringBuffer();ksa(S, key);rpga(S, keySchedul, plainOrCipherText.length());for (int i = 0; i < plainOrCipherText.length(); ++i) {ciphertext.append((char) (plainOrCipherText.charAt(i) ^ keySchedul[i]));}return ciphertext.toString();}/*1.初始化向量S*/public static void ksa(Integer[] s, String key) {for (int i = 0; i < 256; ++i) {s[i] = i;}int j = 0;for (int i = 0; i < 256; ++i) {j = (j + s[i] + key.charAt(i % key.length())) % 256;swap(s, i, j);}}/*2.伪随机生成算法*/public static void rpga(Integer[] s, Character[] keySchedul, int plaintextLength) {int i = 0, j = 0;for (int k = 0; k < plaintextLength; ++k) {i = (i + 1) % 256;j = (j + s[i]) % 256;swap(s, i, j);keySchedul[k] = (char) (s[(s[i] + s[j]) % 256]).intValue();}}/*置换*/public static void swap(Integer[] s, int i, int j) {Integer mTemp = s[i];s[i] = s[j];s[j] = mTemp;}
}
运行截图：
完事儿~
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