网技091加密解密算法RC4罗雄.docx

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网技091加密解密算法RC4罗雄

Java语言课程设计

设计说明书

加密解密算法（RC4）

起止日期：

2020年6月6日至2020年6月24日

学生姓名

罗雄

班级

网技091

学号

成绩

指导教师（签字）

运算机通信学院（部）

2020年6月24日

一、设计背景

Java语言是在运算机语言中是一门超级重要的语言，多次在运算机每一个月排行榜排第一，在进行Java语言的学习中，我慢慢学习而且把握到了Java语言程序设计的大体知识和要求。

在这次的课程设计中，我运用了数组、经常使用类及异样处置、AWT组件、SWING组件、布局治理、容器和网络平安中所学的RC4算法等已学知识来完成这一次课程设计,初步把握了制作有效小型程序的方式。

了解一些书上没有学习的方式。

二、需求分析

2.1【算法原理（RC4算法）】

咱们组本次采纳的算法是RC4算法，RC4加密算法是赫赫有名的RSA三人组中的头号人物RonRivest在1987年设计的密钥长度可变的流加密算法簇。

之因此称其为簇，是由于其核心部份的S-box长度可为任意，但一样为256字节。

该算法的速度能够达到DES加密的10倍左右，，且具有很高级别的非线性。

RC4起初是用于爱惜商业机密的。

可是在1994年9月，它的算法被发布在互联网上，也就再也不有什么商业机密了。

RC4也被叫做ARC4（AllegedRC4——所谓的RC4），因为RSA从来就没有正式发布过那个算法。

RC4算法的原理很简单，包括初始化算法和伪随机子密码生成算法两大部份。

假设S-box长度和密钥长度均为为n。

先来看看算法的初始化部份（用类C伪代码表示）：

　　for（i=0;i

　　s=i;

　　j=0;

　　for（i=0;i

　　{

　　j=（j+s+k）%256;

　　swap（s,s[j]）;

　　}

　在初始化的进程中，密钥的要紧功能是将S-box搅乱，i确保S-box的每一个元素都得处处置，j保证S-box的搅乱是随机的。

而不同的S-box在通过伪随机子密码生成算法的处置后能够取得不同的子密钥序列，而且，该序列是随机的：

　　i=j=0;

　　while（明文未终止）

　　{

　　++i%=n;

　　j=（j+s）%n;

　　swap（s,s[j]）;

　　sub_k=s（（s+s[j]）%n）;

　　}

　取得的子密码sub_k用以和明文进行xor运算，取得密文，解密进程也完全相同。

RC4算法图解

2.2【问题描述】

咱们组设计的加密解密程序采纳RC4算法进行加密解密算法。

理由是由于RC4算法加密是采纳的xor，因此，一旦子密钥序列显现了重复，密文就有可能被破解。

关于如何破解xor加密，请参看BruceSchneier的AppliedCryptography一书的1.4节SimpleXOR，在此我就不细说了。

那么，RC4算法生成的子密钥序列是不是会显现重复呢？

通过我的测试，存在部份弱密钥，使得子密钥序列在不到100万字节内就发生了完全的重复，若是是部份重复，那么可能在不到10万字节内就能够发生重复，因此，推荐在利用RC4算法时，必需对加密密钥进行测试，判定其是不是为弱密钥。

而且，根据目前的分析结果，没有任何的分析对于密钥长度达到128位的RC4有效，所以，RC4是目前最安全的加密算法之一，大家可以放心使用！

2.2.2程序简介

本程序有四个文本域，别离为:

明文输入框、密钥输入框、子密钥流显示框、密文显示框。

设计有六个系统按钮，别离为：

加/解密、打开明文、打开密文、保留密文、退出、清空。

提供两大功能加密和解密。

2.3【大体要求】

2.3.1两大功能

v【加密功能】对文件加密时选择其单项选择按钮。

v【解密功能】对文件解密时选择其单项选择按钮。

2.3.2六大系统功能按钮

Ø【加/解密】在已经选择加密或解密功能时，再点击此按钮。

对文件实现相应的加密或解密功能

Ø【打开明文】点击此按钮能够导入要加密的文件到程序中。

Ø【打开密文】点击此按钮能够导入要解密的文件到程序中。

Ø【保留密文】点击此按钮能够保留已经加密的文件。

Ø【退出】点击此按钮退出程序。

Ø【清空】点击此按钮，能够清空四个文本域。

2.4【小组分工】

本程序设计大体能够分为文本域设计、按钮及其相关功能设计和RC4算法程序的设计三个部份，咱们小组安排如下：

✧汪梦云：

负责四个文本域模块的设计

✧黄花荭：

RC4算法程序模块的设计。

✧罗雄：

负责六大功能按钮及其相关功能和主方式模块的设计。

2.5【技术线路】

Øjava语法基础

Øjava的面向对象编程。

Ø数组及注释的相关知识。

Ø经常使用类及异样处置。

ØAWT组件及运用。

ØSWING组件及运用。

Ø布局治理。

Ø容器。

三、概要设计

3.1【菜单功能图】

3.2【加解密数据流图】

一层数据流图

二层数据流图

3.3【程序流程图】

四、要紧类概念

4.1【程序主体类概念】

//程序窗口主类;===========================================================================

publicclassRC4FrameextendsJFrame{

//窗口的主容器板;

JPanelcp=（JPanel）getContentPane（）;

//按钮和单项选择器件所在的容器板;

JPanelopPanel=newJPanel（）;

//除Label之外的控件所在的容器板;

JPanelinfoPanel=newJPanel（）;

//Label所在的容器板;

JPaneltPanel0=newJPanel（）;

//对应四个文本域的转动容器板;

JScrollPanejsp0=newJScrollPane（）;

JScrollPanejsp1=newJScrollPane（）;

JScrollPanejsp2=newJScrollPane（）;

JScrollPanejsp3=newJScrollPane（）;

//四个文本域,

//别离为:

明文输入框,密钥输入框,子密钥流显示框,密文显示框;

JTextAreajta0=newJTextArea（20,11）;

JTextAreajta1=newJTextArea（20,11）;

JTextAreajta2=newJTextArea（20,11）;

JTextAreajta3=newJTextArea（20,11）;

//加密/解密模式选择的单项选择组件;

JRadioButtonjb1=newJRadioButton（"明文加密"）;

JRadioButtonjb2=newJRadioButton（"密文解密"）;

//功能按钮;

JButtonb1=newJButton（"加/解密"）;

JButtonb2=newJButton（"打开明文"）;

JButtonb3=newJButton（"打开密文"）;

JButtonb4=newJButton（"保留密文"）;

JButtonb5=newJButton（"退出"）;

JButtonb6=newJButton（"清空"）;

ButtonGroupbg=newButtonGroup（）;

//RC4加解密类的对象;

RC4Cryptrc4;

//保留密文结果的byte数组;

byte[]result;

//保留/打开对话框;

JFileChooserjfc=newJFileChooser（）;

4.2【我负责的要紧模块】

4.2.1面板与类变量的初始化

publicRC4Frame（）{

setSize（640,450）;

setVisible（true）;

setResizable（false）;

setTitle（"RC4流密码加\\解密程序V2.0:

"）;

setDefaultCloseOperation（EXIT_ON_CLOSE）;

//将文本域填入转动容器板;

jsp0.getViewport（）.add（jta0）;

jsp1.getViewport（）.add（jta1）;

jsp2.getViewport（）.add（jta2）;

jsp3.getViewport（）.add（jta3）;

//将子密钥框和秘文框设置为不可编辑;

jta2.setEditable（false）;

jta3.setEditable（false）;

//为文本域添加自动换行功能;

jta0.setLineWrap（true）;

jta1.setLineWrap（true）;

jta2.setLineWrap（true）;

jta3.setLineWrap（true）;

//初始化Lablel的版面;

tPanel0.setLayout（newGridLayout（1,5））;

tPanel0.add（newJLabel（"明文输入框:

"））;

tPanel0.add（newJLabel（"密钥输入框:

"））;

tPanel0.add（newJLabel（"子密码流显示:

"））;

tPanel0.add（newJLabel（"密文码显示:

"））;

tPanel0.setSize（600,20）;

//初始化程序的功能组件版面;

infoPanel.setLayout（newGridLayout（1,4））;

infoPanel.add（jsp0）;

infoPanel.add（jsp1）;

infoPanel.add（jsp2）;

infoPanel.add（jsp3）;

//初始化程序母板面;

cp.setLayout（newFlowLayout（））;

cp.add（opPanel）;

cp.add（tPanel0）;

cp.add（infoPanel）;

//初始化程序操纵组件版面;

opPanel.setLayout（newGridLayout（2,6））;

opPanel.add（newJLabel（""））;opPanel.add（newJLabel（""））;

opPanel.add（jb1）;opPanel.add（jb2）;

opPanel.add（newJLabel（""））;opPanel.add（newJLabel（""））;

opPanel.add（b1）;opPanel.add（b2）;opPanel.add（b3）;

opPanel.add（b4）;opPanel.add（b5）;opPanel.add（b6）;

bg.add（jb1）;bg.add（jb2）;

jb1.setSelected（true）;

//为操纵按钮添加监听器;

b1.addActionListener（newB1_actionAdapter（this））;

b2.addActionListener（newB2_actionAdapter（this））;

b3.addActionListener（newB3_actionAdapter（this））;

b4.addActionListener（newB4_actionAdapter（this））;

b5.addActionListener（newB5_actionAdapter（this））;

b6.addActionListener（newB6_actionAdapter（this））;

4.2.2功能按钮的监听器的方式

//打开明文文本按钮的监听器方式;********************************************

protectedvoidb2_actionPerformed（ActionEvente）{

//将打开的明文文本内容列出;

jta0.setText（openTextFile（））;

}

//打开保留过的密文数据文件按钮监听器方式;**********************************

protectedvoidb3_actionPerformed（ActionEvente）{

//打开秘文文件的方式;

openResultFile（）;

}

//保留密文结果文件按钮监听器方式;******************************************

protectedvoidb4_actionPerformed（ActionEvente）{

//保留密文结果文件的方式;

saveResultFile（）;

}

//退出按钮监听器方式;******************************************************

protectedvoidb5_actionPerformed（ActionEvente）{

System.exit（0）;

}

//清空按钮监听器方式;******************************************************

protectedvoidb6_actionPerformed（ActionEvente）{

jta0.setText（""）;jta1.setText（""）;

jta2.setText（""）;jta3.setText（""）;

result=null;rc4=null;

}

4.2.3各按钮的监听器的实例模板类

//各按钮的监听器的实例模板类;===========================================================

classB1_actionAdapterimplementsActionListener{

privateRC4Frameadaptee;

B1_actionAdapter（RC4Frameadaptee）{

this.adaptee=adaptee;

}

publicvoidactionPerformed（ActionEvente）{

adaptee.b1_actionPerformed（e）;

}

}

classB2_actionAdapterimplementsActionListener{

privateRC4Frameadaptee;

B2_actionAdapter（RC4Frameadaptee）{

this.adaptee=adaptee;

}

publicvoidactionPerformed（ActionEvente）{

adaptee.b2_actionPerformed（e）;

}

}

classB3_actionAdapterimplementsActionListener{

privateRC4Frameadaptee;

B3_actionAdapter（RC4Frameadaptee）{

this.adaptee=adaptee;

}

publicvoidactionPerformed（ActionEvente）{

adaptee.b3_actionPerformed（e）;

}

}

classB4_actionAdapterimplementsActionListener{

privateRC4Frameadaptee;

B4_actionAdapter（RC4Frameadaptee）{

this.adaptee=adaptee;

}

publicvoidactionPerformed（ActionEvente）{

adaptee.b4_actionPerformed（e）;

}

}

classB5_actionAdapterimplementsActionListener{

privateRC4Frameadaptee;

B5_actionAdapter（RC4Frameadaptee）{

this.adaptee=adaptee;

}

publicvoidactionPerformed（ActionEvente）{

adaptee.b5_actionPerformed（e）;

}

}

classB6_actionAdapterimplementsActionListener{

privateRC4Frameadaptee;

B6_actionAdapter（RC4Frameadaptee）{

this.adaptee=adaptee;

}

publicvoidactionPerformed（ActionEvente）{

adaptee.b6_actionPerformed（e）;

}

}

4.2.4文件导入和导出的模块

//从.txt文件中读取文本内容的方式;******************************************

privateStringopenTextFile（）{

Stringmessage="";

//显示文件打开对话框;

if（JFileChooser.APPROVE_OPTION==jfc.showOpenDialog（this））{

try{

//确信要读取文件的文件名;

Stringfilename1=jfc.getSelectedFile（）.getPath（）;

//成立以此文件名为目标的文件对象;

Filefile=newFile（filename1）;

//确信文件大小,单位字节;

intsize=（int）file.length（）;

//成立存储从文件读出内容的字符数组;

char[]data=newchar[size];

//成立文件读取对象;

FileReaderin=newFileReader（file）;

intreadChar=0;

//按字符逐个从文件读取字符,存入data;

while（in.ready（））{

readChar=readChar+

in.read（data,readChar,size-readChar）;

}

//关闭文件读取对象;

in.close（）;

//将字符数组改成字符串;

message=newString（data,0,readChar）;

}catch（Exceptione）{

message=e.getMessage（）;

}

}

returnmessage;

}

//从密文结果文件中读取数据内容的方式;**************************************

privateStringopenResultFile（）{

Stringmessage="";

//显示文件打开对话框;

if（JFileChooser.APPROVE_OPTION==jfc.showOpenDialog（this））{

try{

//确信要读取文件的文件名;

Stringfilename1=jfc.getSelectedFile（）.getPath（）;

//成立以此文件名为目标的文件对象;

Filefile=newFile（filename1）;

//确信文件大小,单位字节;

intsize=（int）file.length（）;

//显示本文件的字节数;

jta3.setText（"共有"+size+"字节\n"）;

bytetemp=（byte）0;

//从头成立一个容量等于文件大小的byte数组,并以此来更新result;

result=newbyte[size];

//成立标准数据类型的文件读取流对象;

DataInputStreamin=newDataInputStream（newFileInputStream（file））;

//逐个字节读取文件中的数据并存在result;

for（inti=0;i

temp=in.readByte（）;

jta3.append（"字节"+（i+1）+":

"+temp+"\n"）;

result[i]=temp;

}

//关闭读取流;

in.close（）;

}catch（Exceptione）{

message=e.getMessage（）;

}

}

returnmessage;

}

//将密文结果存入结果文件的方式;********************************************

privateStringsaveResultFile（）{

Stringmessage="";

//保留条件:

result已被初始化;

if（（resultinstanceofbyte[]）&&

//显示文件保留对话框;

（JFileChooser.APPROVE_OPTION==jfc.showSaveDialog（this）））{

try{

//确信要读取文件的文件名;

Stringfilename1=jfc.getSelectedFile（）.getPath（）;

//成立以此文件名为目标的文件对象;

Filefile=newFile（filename1）;

//成立标准数据类型的文件输出流对象;

DataOutputStreamout=newDataOutputStream（newFileOutputStream（file））;

//逐个字节将resunlt内容写入文件;

for（inti=0;i

out.writeByte（result[i]）;

}

//关闭文件输出流对象;

out.close（）;

}catch（Exceptione）{

message=e.getMessage（）;

}

}

returnmessage;

}

五、用户利用说明