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舅吕
5 years ago
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1 *) 基于随机码数列的文件加密算法的实现孙玉强, 顾玉宛, 孙富琴 (. 江苏工业学院计算机系, 常州,213164) 摘要 : 本文提出一种基于随机码数列的文件加密算法该算法采用按位随机码数列 + 异或 + 循环密钥的方式进行加密与传统的和其它加密方法相比, 增加了破译难度而系统开销并不大对提供的源代码做随机码数列的变换可生成新的加密算法用于不同的文件关键词 : 算法设计 ; 文件加密 ; 函数中图分类号 :TP309.7 文献标识码 :A a algorithm of file encryption based on random factor Sun Yuqiang,Gu Yuwan,Sun Fuqin (Department of Computer, Jiangsu Polytechnic University, Changzhou,213016) Abstract: This paper discusses a algorithm of file encryption based on random factor. The algorithm encrypt a file by random factor by bit add xor add circular cryptographic key. It is harder to decode than traditional algorithms and others and cheap. It can create a new algorithm of encryption depend on revising source code, then use to encrypt different file. Key words: algorithm design;file encryption ; function 1 引言随着计算机技术的不断发展, 计算机在日常生活和工作当中的应用越来越重要, 计算机上存放的各种资料也越来越多这些重要的信息 ( 如日记电子邮件客户资料重要源代码等 ) 往往需要保密, 以防止被人窃取, 造成不必要的损失一种较为安全的方法是对存放有敏感信息的文件进行加密, 在需要使用该文件的时候再对其解密这样, 即使攻击者偷走了文件, 也无法从中获得有用信息作者在课题研发过程中, 为保护相关的数据信息, 提出一种基于随机码数列的文件加密方法并编程实现与其它加密软件相比, 代码简单, 速度快, 加密性能较高, 比较实用对提供的源代码做随机码数列的变换可生成新的加密算法用于不同的文件 2 加密基础与传统技术采用密码技术可以屏蔽和保护需要保密的消息, 使未授权者不能提取消息加密和解密算法的操作通常都是在一组密钥 (key) 控制下进行的, 分别称作加密密钥和解密密钥根据密钥的特点, 可以将密码体制分为对称和非对称密码体制两种对称密码体制又称私钥 (private key) 密码体制, 非对称密码体制又称公钥 (public key) 密码体制在私钥密码体制中, 加密密钥和解密密钥是一样的或彼此之间容易相互确定按加密方式不同又可以将私钥密码体制分为流密码 (stream cipher) 和分组密码 (block cipher) 两种在流密码中, 将明文消息按字符逐位地加密在分组密码中, 将明文消息分组 ( 每组含有多个字符 ), 逐组地进行加密在公钥密码体制中, 加密密钥和解密密钥不同, 而且从一个难以推出另一个, 可将加密能力和解密能力分开常用文件加密系统有通用文件加密系统,Office 系列文件保护, 其他类型的文件保护系统 2.1 替代算法替代技术是将明文 M 用其它字母数字或符号所代替, 从而产生一种字母排序完全不同的映射如 : 恺撒密码是一种替代密码 ; 即每个字母用其后的第 4 个字母进行代替字母表是循环的, 因此 Z 后面的字母是 A 例如, 明文 :jiang su gong ye xue yuan 密文 :nmerk wy ksrk ci byi cyer

2 移位可以是任何量 (1-25 之间 ), 因此通用的恺撒算法是 : 加密变换 :m=m+k(mod 26) 解密变换 :M=m 一 K(mod 26) 恺撤密码是一种单一字母替代法, 仅有 25 个可能密钥, 非常不安全, 容易被攻破, 因为它们反映了原来字母表的频率数据针对这一缺陷, 后来发展了多字母加密密码, 例如 Playfair 密码 Hill 密码和 Vigenere 密码等 2.2 置换算法置换技术是对明文 M 的某种置换, 其结果是产生一种类型完全不同的映射如下例将明文 M 按一定的规律排列成矩阵, 在密钥 K 的控制下产生完全不同的密文 m 密钥 K 明文 M a t t a c k p o s t p o n e d u n t l l t w o a m x y z 密文 m: knlypetztsuocolxaodwaptmttna 从上述对传统加密算法的分析中可以看出 : 这些传统的数据加密技术都有严重的不足之处,; 替代技术只是将每一个明文 M 的字母后移了一个密钥 K 位, 而没有改变明文 M 本身 ; 同样的置换技术只是改变了明文 M 的字母排列位置, 也没有改变明文 M 本身因此密文 m 应具有与原明文 M 本身相同的字母统计特性, 而这种对应关系可以很容易地用统计手段快速获取, 为破解提供了理论依据和可行方案, 因此数据的安全性能随之降低 3 基于随机码数列的文件加密方法 3.1 基本思想与加密算法所谓加密就是把有序的可理解的数据变换成无序的不可理解的数据, 从而提高其在使用保存和传送等环节上的安全性的过程文件加密是对文件中的内容按照一定的变换规则进行重新编码, 从而得到新的无法正常可读的加密文件该加密软件采用逐个取出文件中的字符和随机密码 ( 由算法自动生成的数列和输入口令相加再与输入口令的长度求余生成 ) 做异或运算对文件中的内容进行加密与解密传统的置换和替代加密技术比较脆弱, 是因为同一明文 M 在同一文件或所有文件中均为相同的密文 C, 因此很容易通过频度统计的办法破解因此, 我们采用一种基于随机码数列的文件加密方法, 使得明文随着位置的不同其对应密文有所不同, 将一个需要加密的明文与相应的随机密码 ( 由算法自动生成的数列和输入口令相加再与输入口令的长度求余生成 ) 值转化为二进制数码, 然后将二进制形式的需要加密的明文与相应的随机密码值进行异或运算, 从而生成密文, 即 : 加密后的密文 =( 明文 ) 异或 ( 密钥 ). 反之, 将二进制形式的已加密的密文与相应的密钥值再次进行异或运算, 从而生成明文, 即 : 解密后的明文 =( 密文 ) 异或 ( 密钥 ). 具体的加密过程是 : 逐个取出文件中的字符和随机密码 ( 由算法自动生成的数列和输入口令相加再与输入口令的长度求余生成 ) 做异或运算, 即可得到乱码解密算法是加密算法的逆运算 (1) 产生一个密钥: 由算法自动生成一个数列, 将此数列与输入口令相加, 再与口令的长度求余, 令密钥为 K, 随机数列为 X(i), 输入口令为 Y(i), 其表达式为 : Xi=X(i-1)+X(i-2) K=(X(i)+Y(i))mod strlen(y) (2) 然后将明文与密钥相异或, 则可实现相同的明文得到不同的密文, 增加了被频度统计破译方法破解的难度以 C 语言为开发程序, 用传统的文件 I/O 方式对文件进行读写加密 / 解密处理对源

3 文件以二进制方式进行读写操作, 可保证对任意文件形式进行加解密均有效读出的每个字节再与随机密码 ( 由算法自动生成的数列和输入口令相加再与输入口令的长度求余生成 ) 相异或, 使用 fseek(fp,-1,1) 函数可以回退一个位置, 将加密后的结果写入到源文件中, 在写操作后使用 fseek(fp,0,1) 函数重新定位, 实际并没有移动文件指针位置这样就不需建立中间文件, 可以节省空间两个数相异或 (X xor Y=Z), 结果再与其中一个数相异或 (Z xor Y=X), 恢复另一个数 ( 见图 1) 据此特性, 要对加密文件实施解密, 其实就是对加密的逆运算, 加密和解密算法是一致的, 只要用户提供与加密相同的口令即可明文 M 加密算法密文 m 解密算法明文 M 产生密钥 K 调用产生密钥 K 调用输入口令相加求余输入口令相加求余随机码随机码数列函数数列函数图 1. 加 / 解密过程的结构示意图 3.2 算法特点该方法的具体表现为 : 对文件没有任何要求, 亦即可对任何类型的文件实施加 / 解密, 密钥由算法自动生成的数列和输入口令相加再与输入口令的长度求余生成, 解密是对加密算法的逆运算, 输入的口令一定是加密时使用的口令, 只要保证这一要求, 文件就能被可靠地解密 ( 恢复 ), 若输入的口令不是加密时使用的, 则实施解密后的文件将不是原文件的内容该程序在 C 语言环境下调试本算法综合随机因子, 数列, 口令, 异或加密等相关知识, 使用随机因子数列和口令相结合是为了增加频度统计的难度, 使所要加密的文件不易被破解 ; 使用异或进行加密的优点在于解密与加密是同一个算法, 只需将加密算法再运行一遍即可进行解密, 不需再写相应的解密算法, 实用性强 ; 该算法不需建立中间文件, 节省了空间, 利用中间文件容易泄密并在加密过程中占用额外的空间本算法对文字图像音乐等各类文件均可进行加密, 而且加密简单实用, 加解密速度快, 且不易被破解, 用于对文件进行加密十分适合 3.3 参考算法下面给出参考算法, 其中数列可根据需要做调整 void dofile(char *in_fname,char *pwd)/* 对文件进行加密的具体函数 */ { FILE *fp;/* 指向文件的指针 */ register char ch; int j=0,i=0; int j0=0; long int *b,x; fp=fopen(in_fname,"rb+");/* 为读 / 写打开一个二进制文件 */ if(fp==null){

4 printf("cannot open in-file.n"); exit(1);/* 如果不能打开要加密的文件, 便退出程序 */ while(pwd[++j0]);/* 统计密码个数 */ ch=fgetc(fp); b=fi();/* 调用斐比那挈函数 */ /* 加密算法开始 */ while(!feof(fp)){ x=b[i>=n?i=0:i++]+pwd[j>=j0?j=0:j++];/* 将随机数列与口令相加 */ x=x%j0;/* 将上面所得结果与口令的长度求余 */ fseek(fp,-1,1);/* 回退一个位置 */ fputc(ch^x,fp);/ 异或后写入原文件中 */ fseek(fp,0,1);/* 在写操作后重新定位指针, 实际并没有移动文件 */ /* 指针位置 */ ch=fgetc(fp); fclose(fp);/* 关闭文件 */ long int * fi()/* 斐比那挈的具体函数 */ {long int f1,f2,*a; int i; f1=0;f2=1; for(i=0;i<=n;i=i+2) {a[i]=f1;a[i+1]=f2; f1=f1+f2; f2=f2+f1; return a; 4 结束语尽管加密技术在不断完善, 但随着计算机计算速度的发展, 绝对的无法解密的加密算法是不存在的应该说, 任何加密技术都是可以破解的只要保障数据在一个特定时期内的安全性就达到了数据保护的目的也即 : 使破解加密数据应该具有足够大的难度, 以至于短时间内不能得到结果基于随机码数列的文件加密方法与参考算法提供了一种文件信息加密的有效途径, 应用于作者的课题开发中的数据保护中, 实践证明有较好的效果本文创新点 : 1. 提出了新的加随机码数列的加密算法 ; 2. 独立编出了算法的设计流图和源代码参考文献 [1] 罗克. 用 ASP 实现中文文本文件的加密与解密 [J]. 武汉化工学院学报,2001,23(2):78-79 [2] 李华川. 信息资源管理系统中的安全方案 [D]. 重庆 : 重庆大学,2001 [3] 刘冰, 杨扬, 杨钦. 利用 Delphi 对文件进行加密操作 [J]. 广西农业机械化,2002,(4),34-36 [4] 白桂梅, 朱乃立. 基于 Visual Basic6.0 的文件加 / 解密方法 [J]. 微电子学与计算机,2003,(6):62-64

5 [5] 刘君. 用 C 语言实现对程序进行加密. 微计算机信息 [J].2005,(3) * 基金项目 : 河南省自然科学基金资助 ( ). 作者简介 : 孙玉强, 教授, 研究方向 : 软件工程计算机应用等 ; 顾玉宛, 孙富琴,06 届本科毕业生 SUN Yuqiang Professor in Department of Computer at Jiangsu Polytechnic University. His research interests include software engineering and computer application. Gu Yuwan and Sun Fuqin Undergraduate in Department of Computer at Jiangsu Polytechnic University. sunyuqiang0@126.com

第 03 期刘高军等 : 基于 CNONIX 的 XML 与 EXCEL 相互转换技术研究 XML XML CNONIX XML EXCEL EXCEL EXCEL EXCEL CNONIXEXCEL XML EXCEL CNONIX XML EXCEL CNONIX 1 CNONIX 数据元分析

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