Java实现文件的加密与解密

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　　先对文件与加密的相关知识做一个极为简单的科普（知道的可以跳过）。

文件与字串

A、文件的操作流程一般为：打开–>读取–>对内容进行变换–>写入–>关闭。

B、常规性文件操作会用到的类有五个：File，InputStream，OutputStream，FileInoutStream，FileOutputStream，均包含在java.io下面。注意，在使用前必须对类文件进行导入，方法为import java.io.File（实现时需要分号结尾）。

C、创建InputStream类和OutputStream类的对象时，new关键字后边的类分别是FileInputStream和FileOutputStream（而不是其自身），如InputStream fin = new FileInputStream(File objectFile)。可以看出构造参数是File类型对象，其创建方式为File file = new File(String fileName)。

D、当String类对象作为函数参数时，可以直接传入常量字符串，如“D:\source.jpg”。String类对象构造方法中比较简单也是最常用的一种是String string = “string content”，当然，最终执行的是String string = new String(“string content”)。其实String是非常重要的类（可以说无处不在），提供了一套完善、高效操作字串的方法，使得开发者受益匪浅。

E、常规性文件操作涉及到的方法有五个：exist()，read()，write()，flush()，close()。exist()判断文件是否存在，调用者为File类对象；read()读取输入流中的内容，调用者为InputStream类对象；write()、flush()、close()的作用分别为向输出流中写内容、强制发送缓冲区中数据、保存并关闭文件，调用者为OutputStream类对象，不过InputStream类对象在操作完成后也需要close()。

加密算法

MD5：以512位分组来处理输入的信息，且每一分组又被划分为16个32位子分组，经过了一系列的处理后，输出由四个32位分组组成，将这四个32位分组级联后将生成一个128位散列值。

SHA：接收一段明文，然后以一种不可逆的方式将它转换成一段（通常更小）密文，也可以简单的理解为取一串输入码（称为预映射或信息），并把它们转化为长度较短、位数固定的输出序列即散列值（也称为信息摘要或信息认证代码）的过程。

DES：把64位的明文输入块变为64位的密文输出块，它所使用的密钥也是64位，主要分为两步：

（1）初始置换，把输入的64位数据块按位重新组合，并把输出分为L0、R0两部分，每部分各长32位，其置换规则为将输入的第58位换到第一位，第50位换到第2位…依此类推，最后一位是原来的第7位。L0、R0则是换位输出后的两部分，L0是输出的左32位，R0是右32位。

（2）逆置换，经过16次迭代运算后，得到L16、R16,将此作为输入，进行逆置换，逆置换正好是初始置换的逆运算，由此即得到密文输出。

3-DES：使用3条56位的密钥对数据进行三次加密，是DES向AES过渡的加密算法（1999年，NIST将3-DES指定为过渡的加密标准）。

AES：使用128、192、和256位密钥，并且用128位分组加密和解密数据。

异或：与其说这是一种加密算法，倒不如称其为文件信息的简单变换，将每一个数据与某给定数据进行异或操作即可完成加密或解密，如dataEncrypt = dataSource^dataSecret。

OK，是时候回到文件加密与解密的具体实现这个主题上来了。后续的举例均采用图片（包括GIF动画）类型，而其他类型资源的实现原理相同，就不一一给出了。首先来看对一幅JPG类型图片进行异或加密的Java实现，由于是第一次给出代码，所以贴上了Java文件“FileEncAndDec.java”的所有内容。

 1 import java.io.File;2 import java.io.InputStream;3 import java.io.OutputStream;4 import java.io.FileInputStream;5 import java.io.FileOutputStream;6 7 public class FileEncAndDec {8     private static final int numOfEncAndDec = 0x99; //加密解密秘钥9     private static int dataOfFile = 0; //文件字节内容
10     public static void main(String[] args) {11
12         File srcFile = new File("桌面.jpg"); //初始文件
13         File encFile = new File("encFile.tif"); //加密文件
14         File decFile = new File("decFile.bmp"); //解密文件
15
16         try {17             EncFile(srcFile, encFile); //加密操作
18         } catch (Exception e) {19             e.printStackTrace();
20         }
21     }
22
23     private static void EncFile(File srcFile, File encFile) throws Exception {24         if(!srcFile.exists()){25             System.out.println("source file not exixt");
26             return;
27         }
28
29         if(!encFile.exists()){30             System.out.println("encrypt file created");
31             encFile.createNewFile();
32         }
33         InputStream fis  = new FileInputStream(srcFile);
34         OutputStream fos = new FileOutputStream(encFile);
35
36         while ((dataOfFile = fis.read()) > -1) {37             fos.write(dataOfFile^numOfEncAndDec);
38         }
39
40         fis.close();
41         fos.flush();
42         fos.close();
43     }
44 }

从代码可以看出，给定的加密秘钥（异或数据，可以在合法范围内随便定义）为十六进制数0x99。图片资源为以中文命名的“桌面.jpg”，加密文件为“encFile.png”，还有值为“decFile.bmp”的String类对象作为解密文件名称。

相对应地，解密的实现几乎和加密相同，只是输入与输出文件不同，看下面代码。

 1 private static void DecFile(File encFile, File decFile) throws Exception {2 　　if(!encFile.exists()){3 　　　　System.out.println("encrypt file not exixt");4 　　　　return;5 　　}6 7 　　if(!decFile.exists()){8 　　　　System.out.println("decrypt file created");9 　　　　decFile.createNewFile();
10 　　}
11
12 　　InputStream fis  = new FileInputStream(encFile);
13 　　OutputStream fos = new FileOutputStream(decFile);
14
15 　　while ((dataOfFile = fis.read()) > -1) {16 　　　　fos.write(dataOfFile^numOfEncAndDec);
17 　　}
18
19 　　fis.close();
20 　　fos.flush();
21 　　fos.close();
22 }

由于加密后的图片文件（保存为PNG类型）是不能直接在图片查看器中打开的，因为其内容已经改变，所以其缩略图标会显示为两朵不同颜色的花。对于其他类型的加密或损坏文件的缩略图标：JPG为山水画，BMP和TIF为画刷涂鸦，GIF为三个不同颜色的几何图形。当然，这些默认的图标应该会因系统而异。

下面给出初始、加密及解密后的图标截图：

和预想的一致，经测试发现以上方法对GIF动画（不是GIF图片，而是可以播放的动画资源）的加密与解密同样适用，代码和截图也就没有区别了，不过还是贴上来：

1 File srcFile = new File("srcFile.gif"); //初始文件
2 File encFile = new File("encFile.gif"); //加密文件
3 File decFile = new File("decFile.gif"); //解密文件

有两点需要注意：

1、在调用加密与解密方法时，必须加上异常处理块（try{…}catch{…}，否则编译不通过）。

2、对用来加密或解密的源文件进行打开（读取）操作之前，最好判断其是否存在，免得造成意想不到的错误和时间的浪费。因为若文件不存在，后续的操作都是没有意义的。

今天就先写到这，总结一下吧。文件加密简单地说就是对数据进行变换，虽然一千种方法可能会有一千种一种结果，但是思想是通用的。关键是加密所采用的算法的难易，有时间会对文中提到的算法用Java进行实现。