信息加密系统设计（依托Java平台安全包）

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