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摘要
随着现代网络技术的飞速发展，人们的个人信息、文件传递以及电子商务等方面都需要大力的保护，文件加密技术也应运而生。本次使用JAVA语言，采用3DES加密算法进行对文本文件的加密，通过二进制和十六进制的转换来实现，产生加密文件，再对加密文件进行解密。
关键词：DES加密算法、加密、解密。
目录
一、引言... - 3 -
二、正文... - 3 -
2.1需求分析... - 3 -
2.2原理介绍... - 3 -
2.3类的描述... - 4 -
2.4功能实现... - 4 -
三、总结... - 11 -
四、课程感言... - 12 -
参考文献... - 12 -
一、引言
如何保护计算机信息内容的问题，即信息内容的保密问题显得越来越重要。我们经常需要一种措施来保护我们的数据，防止被一些怀有不良用心的人所看到或破坏。文件加密为我们带来了帮助，使我们重要的信息和资料都有了很大的安全性。
随着计算机的广泛应用，计算机信息的保密问题显得越来越重要。数据保密变换，或密码技术，是对计算机信息进行保护的最实用最可靠的方法。设计本系统可以对电脑中的任意文件进行加密，保证了计算机中信息的安全性、完整性。通过加密自己想加密的文件，防止他人偷窥，有利的保护了个人隐私。
二、正文
2.1需求分析
通过软件界面选择打开一个文本文件，使用加密算法对文件内容进行加密并保存，或者针对解密算法对已加密的文本文件进行解密操作并保存。
2.2原理介绍
DES算法的入口参数有三个：Key、Data、Mode。Key为8个字节共64位，是DES算法的工作密钥；Data也为8个字节64位，是要被加或被解密的数据；Mode为DES的工作方式，有两种：加密或解密
3DES是DES向AES过渡的加密算法，它使用2个或者3个56位的密钥对数据进行三次加密。相比DES，3DES因密钥长度变长，安全性有所提高，但其处理速度不高。因此又出现了AES加密算法，AES较于3DES速度更快、安全性更高。
（图1 3DES算法流程图）
加密过程：对选中的文件加密后在同文件夹下生成一个增加了".tdes" 扩展名的加密文件
解密过程：对选中的加密文件（必须有".tdes"扩展名）进行解密
假设EK（）和DK（）分别表示DES的加密和解密函数，P表示明文，C表示密文，那么加解密的公式如下：
加密：C = EK3（ DK2（ EK1（P）） ），即对明文数据进行，加密 --> 解密 --> 加密的过程，最后得到密文数据；
解密：P = DK1（ EK2（ DK3（C）） ），即对密文数据进行，解密 --> 加密 --> 解密的过程，最后得到明文数据；
2.3类的描述
2.3.1 JFrame 类是一个容器，允许把其他组件添加到它里面，把它们组织起来，并把它们呈现给用户。 比起它表面上的简单性，它实际上是 Swing 包中最复杂的组件。 为了最大程度地简化组件，在独立于操作系统的 Swing 组件与实际运行这些组件的操作系统之间，JFrame 起着桥梁的作用。
2.3.2 JPanel是Java图形用户界面 (GUI)工具包swing中的面板容器类，包含在javax.swing 包中，可以进行嵌套，功能是对窗体中具有相同逻辑功能的组件进行组合，是一种轻量级容器，可以加入到JFrame窗体中。
KeyPanel和FilePanel继承JPanel类，分别控制键盘面板和文件面板的实现。
2.4功能实现
2.4.1组件设置
java.awt是一个软件包，包含用于创建用户界面和绘制图形图像的所有分类。Swing 是一个用于 Java GUI 编程（图形界面设计）的工具包（类库），Swing 使用纯粹的 Java 代码来模拟各种控件（使用 Java 自带的作图函数绘制出各种控件），没有使用本地操作系统的内在方法，所以 Swing 是跨平台的。Crypto中的Cipher类为加密和解密提供密码功能，spec提供关键规范，关键规范的构成密钥的密钥材料的透明表示。
import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
import javax.swing.*;
import java.io.*;
import javax.crypto.*;
import javax.crypto.spec.*;
2.4.2菜单设置
Test() {
this.setSize(WIDTH, HEIGHT);
this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
this.setResizable(false);
Toolkit tk = Toolkit.getDefaultToolkit();
Dimension screenSize = tk.getScreenSize();
this.setLocation((screenSize.width - WIDTH) / 2,
(screenSize.height - HEIGHT) / 2);
this.setTitle("文件加密器(TriDES)");
Container c = this.getContentPane();
c.setLayout(new FlowLayout());
final FilePanel fp = new FilePanel("文件选择");
c.add(fp);
final KeyPanel pp = new KeyPanel("密码");
c.add(pp);
JButton jbE = new JButton("加密");
c.add(jbE);
jbE.addActionListener(new ActionListener() {
public void actionPerformed(ActionEvent event) {
File = new File(fp.getFileName());
if (file.exists())
encrypt(file.getAbsoluteFile(), pp.getKey());
else
JOptionPane.showMessageDialog(null, "请选择文件！", "提示",
JOptionPane.OK_OPTION);
}
});
JButton jbD = new JButton("解密");
c.add(jbD);
jbD.addActionListener(new ActionListener() {
public void actionPerformed(ActionEvent event) {
File = new File(fp.getFileName());
if (file.exists())
decrypt(file.getAbsoluteFile(), pp.getKey());
else
JOptionPane.showMessageDialog(null, "请选择文件！", "提示",
JOptionPane.OK_OPTION);
}
});
}
（图2 菜单显示界面）
2.4.3文件打开功能
FilePanel(String str) {
JLabel label = new JLabel(str);
JTextField fileText = new JTextField(35);
JButton chooseButton = new JButton("浏览...");
this.add(label);
this.add(fileText);
this.add(chooseButton);
clickAction ca = new clickAction(this);
chooseButton.addActionListener(ca);
}
public String getFileName() {
JTextField jtf = (JTextField) this.getComponent(1);
return jtf.getText();
}
private class clickAction implements ActionListener {
clickAction(Component c) {
cmpt = c;
}
public void actionPerformed(ActionEvent event) {
JFileChooser chooser = new JFileChooser();
chooser.setCurrentDirectory(new File("."));
int ret = chooser.showOpenDialog(cmpt);
if (ret == JFileChooser.APPROVE_OPTION) {
JPanel jp = (JPanel) cmpt;
JTextField jtf = (JTextField) jp.getComponent(1);
jtf.setText(chooser.getSelectedFile().getPath());
}
}
private Component cmpt;
}
}
（图3 打开文件）
2.4.4密码生成功能
class KeyPanel extends JPanel {
KeyPanel(String str) {
JLabel label = new JLabel(str);
JTextField fileText = new JTextField(35);
JButton chooseButton = new JButton("随机产生");
this.add(label);
this.add(fileText);
this.add(chooseButton);
clickAction ca = new clickAction(this);
chooseButton.addActionListener(ca);
}
// 返回生成的密码（48个字符长度）
public String getKey() {
JTextField jtf = (JTextField) this.getComponent(1);
return jtf.getText();
}
private class clickAction implements ActionListener {
clickAction(Component c) {
cmpt = c;
}
public void actionPerformed(ActionEvent event) {
try {
KeyGenerator kg = KeyGenerator.getInstance("DES");
kg.init(56);
Key ke = kg.generateKey();
byte[] bytK1 = ke.getEncoded();
ke = kg.generateKey();
byte[] bytK2 = ke.getEncoded();
ke = kg.generateKey();
byte[] bytK3 = ke.getEncoded();
JPanel jp = (JPanel) cmpt;
JTextField jtf = (JTextField) jp.getComponent(1);
jtf.setText(getByteStr(bytK1) + getByteStr(bytK2)
+ getByteStr(bytK3));
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
private String getByteStr(byte[] byt) {
String strRet = "";
for (int i = 0; i < byt.length; i++) {
// System.out.println(byt[i]);
strRet += getHexValue((byt[i] & 240) / 16);
strRet += getHexValue(byt[i] & 15);
}
return strRet;
}
private String getHexValue(int s) {
String sRet = null;
switch (s) {
case 0:
sRet = "0";
break;
case 1:
sRet = "1";
break;
case 2:
sRet = "2";
break;
case 3:
sRet = "3";
break;
case 4:
sRet = "4";
break;
case 5:
sRet = "5";
break;
case 6:
sRet = "6";
break;
case 7:
sRet = "7";
break;
case 8:
sRet = "8";
break;
case 9:
sRet = "9";
break;
case 10:
sRet = "A";
break;
case 11:
sRet = "B";
break;
case 12:
sRet = "C";
break;
case 13:
sRet = "D";
break;
case 14:
sRet = "E";
break;
case 15:
sRet = "F";
}
return sRet;
}
private Component cmpt;
}
}
（图4 随机密码产生）
点击“随机产生”按钮，则可产生48位随机密码
2.4.5总体运行结果
（图5 选择文件并产生密码）
点击“浏览”按钮选择文本文件，点击“随机产生”按钮产生密码。
（图6 加密操作）
点击“加密”按钮，则加密成功，产生了“.tdes”为 扩展名的加密文件
（图7 加密前后的文件对比）
（图8 解密错误显示）
若对拓展名不是“.tdes”的文件进行解密，则会出现图8所示情况，不能完成解密。
（图9 选择解密文件）
选择加密后产生的“.tdes”为 扩展名的加密文件，点击解密。
（图10 创建新文本文件）
选择文件，使得解密后文件中的内容保存到新建的文件中。
（图11 解密成功显示）
（图12 加密前和解密后文件对比）
由图12可看出，加密前的文件与解密后产生的新文件内容一致，加密和解密操作成功。
三、总结
测试发现，此程序能够实现菜单的建立、文件的选择、随机产生48位密码、加密解密操作，完成题目所需要求。
四、课程感言
本次课程设计，是系统地运用JAVA程序进行设计，要求对其进行掌握并灵活运用。在本次课程设计的过程中，我学到了很多，不仅对所学的知识有一个新的认识，认识到要做一个课程设计不仅需要我们有一种很严谨的态度和扎实的知识作为基础和后盾的，还要将理论知识与实际课题相结合起来，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。通过此次课程设计，将本学期所学的 JAVA 知识得到巩固和应用，在设计的过程中我遇到了很到问题，不过在同学们的帮助和自己的思考下还是很好的完成了。这次课程设计还让我懂得了写程序不能闭门造车，要努力拓宽知识面，开阔视野，拓展思维。它还让我学会了在网上查阅那些无限的资源。
编程是一种乐趣，只有你觉得他有乐趣的时候你才会用更多的热情去学习。通过一个月的Java学习，我也从中找到了乐趣。接下来，我一定会坚持Java的学习，希望能在这条道路上开心的走下去，而最重要的是及时总结昨天、做好今天、规划好明天。
参考文献
1.(3条消息) 3DES加密算法原理_张维鹏的博客-CSDN博客_3des算法
2.(3条消息) （1）java自带软件包javax.crypto的使用方法，对称加密方法和非对称加密方法_watch_ch的博客-CSDN博客
3.Java this关键字详解（3种用法） (biancheng.net)
4.《Java面向对象程序设计（第三版）》——耿祥义 清华大学出版社
5. (3条消息) java 文件 加解密_Java实现文件的加密解密功能示例_weixin_39950010的博客-CSDN博客
附件：
源代码：
import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
import javax.swing.*;
import java.io.*;
import javax.crypto.*;
import javax.crypto.spec.*;
public class Test extends JFrame {
public static final int WIDTH = 550;
public static final int HEIGHT = 200;
public static void main(String args[]) {
Test fe = new Test();
fe.show();
}
Test() {
this.setSize(WIDTH, HEIGHT);
this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
this.setResizable(false);
Toolkit tk = Toolkit.getDefaultToolkit();
Dimension screenSize = tk.getScreenSize();
this.setLocation((screenSize.width - WIDTH) / 2,
(screenSize.height - HEIGHT) / 2);
this.setTitle("文件加密器(TriDES)");
Container c = this.getContentPane();
c.setLayout(new FlowLayout());
final FilePanel fp = new FilePanel("文件选择");
c.add(fp);
final KeyPanel pp = new KeyPanel("密码");
c.add(pp);
JButton jbE = new JButton("加密");
c.add(jbE);
jbE.addActionListener(new ActionListener() {
public void actionPerformed(ActionEvent event) {
File = new File(fp.getFileName());
if (file.exists())
encrypt(file.getAbsoluteFile(), pp.getKey());
else
JOptionPane.showMessageDialog(null, "请选择文件！", "提示",
JOptionPane.OK_OPTION);
}
});
JButton jbD = new JButton("解密");
c.add(jbD);
jbD.addActionListener(new ActionListener() {
public void actionPerformed(ActionEvent event) {
File = new File(fp.getFileName());
if (file.exists())
decrypt(file.getAbsoluteFile(), pp.getKey());
else
JOptionPane.showMessageDialog(null, "请选择文件！", "提示",
JOptionPane.OK_OPTION);
}
});
}
* 加密函数 输入
private void encrypt(File fileIn, String sKey) {
try {
if (sKey.length() == 48) {
byte[] bytK1 = getKeyByStr(sKey.substring(0, 16));
byte[] bytK2 = getKeyByStr(sKey.substring(16, 32));
byte[] bytK3 = getKeyByStr(sKey.substring(32, 48));
FileInputStream fis = new FileInputStream(fileIn);
byte[] bytIn = new byte[(int) fileIn.length()];
for (int i = 0; i < fileIn.length(); i++) {
bytIn[i] = (byte) fis.read();
}
// 加密
byte[] bytOut = encryptByDES(
encryptByDES(encryptByDES(bytIn, bytK1), bytK2), bytK3);
String fileOut = fileIn.getPath() + ".tdes";
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(fileOut);
for (int i = 0; i < bytOut.length; i++) {
fos.write((int) bytOut[i]);
}
fos.close();
JOptionPane.showMessageDialog(this, "加密成功！", "提示",
JOptionPane.OK_OPTION);
} else
JOptionPane.showMessageDialog(this, "密码长度必须等于48！", "错误信息",
JOptionPane.ERROR_MESSAGE);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
* 解密函数
private void decrypt(File fileIn, String sKey) {
try {
if (sKey.length() == 48) {
String strPath = fileIn.getPath();
if (strPath.substring(strPath.length() - 5).toLowerCase()
.equals(".tdes"))
strPath = strPath.substring(0, strPath.length() - 5);
else {
JOptionPane.showMessageDialog(this, "不是合法的加密文件！", "提示",
JOptionPane.OK_OPTION);
return;
}
JFileChooser chooser = new JFileChooser();
chooser.setCurrentDirectory(new File("."));
chooser.setSelectedFile(new File(strPath));
// 用户指定要保存的文件
int ret = chooser.showSaveDialog(this);
if (ret == JFileChooser.APPROVE_OPTION) {
byte[] bytK1 = getKeyByStr(sKey.substring(0, 16));
byte[] bytK2 = getKeyByStr(sKey.substring(16, 32));
byte[] bytK3 = getKeyByStr(sKey.substring(32, 48));
FileInputStream fis = new FileInputStream(fileIn);
byte[] bytIn = new byte[(int) fileIn.length()];
for (int i = 0; i < fileIn.length(); i++) {
bytIn[i] = (byte) fis.read();
}
// 解密
byte[] bytOut = decryptByDES(
decryptByDES(decryptByDES(bytIn, bytK3), bytK2),
bytK1);
File fileOut = chooser.getSelectedFile();
fileOut.createNewFile();
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(fileOut);
for (int i = 0; i < bytOut.length; i++) {
fos.write((int) bytOut[i]);
}
fos.close();
JOptionPane.showMessageDialog(this, "解密成功！", "提示",
JOptionPane.OK_OPTION);
}
} else
JOptionPane.showMessageDialog(this, "密码长度必须等于48！", "错误信息",
JOptionPane.ERROR_MESSAGE);
} catch (Exception e) {
JOptionPane.showMessageDialog(this, "解密失败，请核对密码！", "提示",
JOptionPane.OK_OPTION);
}
}
private byte[] encryptByDES(byte[] bytP, byte[] bytKey) throws Exception {
DESKeySpec desKS = new DESKeySpec(bytKey);
SecretKeyFactory skf = SecretKeyFactory.getInstance("DES");
SecretKey sk = skf.generateSecret(desKS);
Cipher cip = Cipher.getInstance("DES");
cip.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, sk);
return cip.doFinal(bytP);
}
private byte[] decryptByDES(byte[] bytE, byte[] bytKey) throws Exception {
DESKeySpec desKS = new DESKeySpec(bytKey);
SecretKeyFactory skf = SecretKeyFactory.getInstance("DES");
SecretKey sk = skf.generateSecret(desKS);
Cipher cip = Cipher.getInstance("DES");
cip.init(Cipher.DECRYPT_MODE, sk);
return cip.doFinal(bytE);
}
* 输入密码的字符形式，返回字节数组形式。
private byte[] getKeyByStr(String str) {
byte[] bRet = new byte[str.length() / 2];
for (int i = 0; i < str.length() / 2; i++) {
Integer itg = new Integer(16 * getChrInt(str.charAt(2 * i))
+ getChrInt(str.charAt(2 * i + 1)));
bRet[i] = itg.byteValue();
}
return bRet;
}
private int getChrInt(char chr) {
int iRet = 0;
if (chr == "0".charAt(0))
iRet = 0;
if (chr == "1".charAt(0))
iRet = 1;
if (chr == "2".charAt(0))
iRet = 2;
if (chr == "3".charAt(0))
iRet = 3;
if (chr == "4".charAt(0))
iRet = 4;
if (chr == "5".charAt(0))
iRet = 5;
if (chr == "6".charAt(0))
iRet = 6;
if (chr == "7".charAt(0))
iRet = 7;
if (chr == "8".charAt(0))
iRet = 8;
if (chr == "9".charAt(0))
iRet = 9;
if (chr == "A".charAt(0))
iRet = 10;
if (chr == "B".charAt(0))
iRet = 11;
if (chr == "C".charAt(0))
iRet = 12;
if (chr == "D".charAt(0))
iRet = 13;
if (chr == "E".charAt(0))
iRet = 14;
if (chr == "F".charAt(0))
iRet = 15;
return iRet;
}
}
源文件链接： Java文本文件加密与解密-其它文档类资源-CSDN文库
