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1、目 錄： 前 言 ..................................................................................................................1 一、題目分析 .........................................................................................................2 1.1 課程設(shè)計的要求和內(nèi)容（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求） ..........................
2、....2 1.2 團隊任務(wù)分析 2 1.3 相關(guān)知識介紹 .........................................................................................................................2 二、概要設(shè)計 .........................................................................................................3 2.1 抽象數(shù)據(jù)類型的定義 ..................
3、....................................................................................3 2.2 各程序模塊之間的層次(調(diào)用)關(guān)系 ...............................................................................4 三、詳細設(shè)計 .........................................................................................................
4、5 3.1 程序流程圖 ...................................................................................................................5 3.2 圖形用戶界面模塊 .........................................................................................................6 3.3 加密操作模塊 ........................................
5、.........................................................................7 3.4 解密操作模塊 .................................................................................................................7 3.5 文件保存模塊 ........................................................................................
6、.........................7 3.6 文件選擇模塊 ................................................................................................................8 四、調(diào)試分析 ....................................................................................................................9 4.1 對設(shè)計與實現(xiàn)的回顧討論和分析 ....
7、.............................................................................10 4.2 算法的時空分析 ...........................................................................................................11 4.3 經(jīng)驗和體會 ........................................................................................
8、...........................12 五、測試結(jié)果 .......................................................................................................12 5.1 加密 .............................................................................................................................12 5.2 解密 ...............
9、..............................................................................................................15 六、主要參考資料 ..............................................................................................16 七、附錄 ............................................................................
10、..................................16 課程設(shè)計說明書用紙 - 1 - 前 言 隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們的個人信息、網(wǎng)絡(luò)間的文件傳遞、電子商 務(wù)等方面都需要大力的保護，文件加密技術(shù)也就隨之產(chǎn)生。文件的加密主要是 由加密算法實現(xiàn)，加密算法有多種，常見的有 RSA、DES、MD5 等。但是這些算 法雖然原理簡單，但具體實現(xiàn)起來卻非常繁瑣復(fù)雜，故而本程序設(shè)計對文件的 加密使用的是最基礎(chǔ)的異或加密算法。 Java 語言具有簡單、安全、可移植、面向?qū)ο?、健壯、多線程、體系結(jié)構(gòu) 中立、解釋執(zhí)行、高性能、分布式和動態(tài)等主要特點。Java 是一門很優(yōu)秀的編 程語言，是
11、目前軟件設(shè)計中極為健壯的編程語言。Java 不僅可以用來開發(fā)大型 的應(yīng)用程序，而且特別適合于 Internet 的應(yīng)用開發(fā)。Java 確實具備了“一次 寫成，處處運行”的特點，所以，Java 已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)時代最重要的編程語言之 一。本程序充分利用 Java 語言的特點，針對當(dāng)下社會比較重視的文件加密，設(shè) 計了本程序。 使用本程序可以對 txt，word 等多種文件進行加密解密，使用便捷實用，功 能完善， 滿足了用戶對文件安全性的需求。 關(guān)鍵詞： JAVA ； 加密； 解密； 課程設(shè)計說明書用紙 - 2 - 一、題目分析 1.1 課程設(shè)計的要求和內(nèi)容（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要 求） 基本要
12、求： 1.用圖形用戶界面實現(xiàn)，建立菜單。 2. 給定任意一個文本文件，進行加密，生成另一個文件。 3對加密后的文件還原。 1.2 團隊任務(wù)分析 分析如下： 1向圖形用戶界面中添加組件。 2設(shè)置各個組件的布局。 3.添加窗口事件。 4. 查找讀入及寫入文件，并顯示。 5.加密功能實現(xiàn)。 6.解密功能實現(xiàn)。 其中：團隊成員及其負(fù)責(zé)的任務(wù)如下： 馮治波：圖形用戶界面 吳祎筱和陳冬姣：文本加密 高峻輝：文本的還原（解密） 1.3 相關(guān)知識介紹 本程序采用傳統(tǒng)的異或加密算法，沒有采用 DES 算法，但對于世界上公認(rèn) 的 DES 是一種分組加密算法，是以 64 位為分組對數(shù)據(jù)加密。64 位一組
13、的明文 從算法的一端 輸入，64 位的密文從另一端輸出。密鑰的長度為 56 位(密鑰通 常表示為 64 位的數(shù)，但每個第 8 位都用作奇偶檢驗，可以忽 略)。密鑰可以是 任意的 56 位數(shù)，且可以在任意的時候改變。 本程序采用的算法與 DES 相同的 課程設(shè)計說明書用紙 - 3 - 一點是：都是一個對稱算法：及加密和解密用的是同一個算法。 我們也許知道公認(rèn)的 DES 算法的工作過程，那就是：若 Mode 為加密，則用 Key 對數(shù)據(jù) Data 進行加密，生成 Data 的密碼 形式（64 位）作為 DES 的輸出結(jié) 果；若 Mode 為解密，則用 Key 對密碼形式的數(shù)據(jù) Data 解密，還
14、原為 Data 的 明碼形式（64 位）作為 DES 的輸出結(jié)果。但是，重要的是本程序首先經(jīng)“打開” 菜單項，進入文件選擇模塊，讀取字符流，輸出文本文檔后，在一個數(shù)組中， 對字符進行異或運算，從而達到加密的效果。 在通信網(wǎng)絡(luò)的兩端，雙方約定了一致的 Key，在通信的源點用 Key 對核心 數(shù)據(jù)進行 DES 加密 ，然后以密碼形式通過公共通信網(wǎng)（如電話網(wǎng)）傳輸?shù)酵ㄐ?網(wǎng)絡(luò)的終點，數(shù)據(jù)達到目的 地后，用同樣的 Key 對密碼數(shù)據(jù)進行解密，便再現(xiàn) 了明碼形式的核心數(shù)據(jù)。這樣便保證了核 心數(shù)據(jù)（如 PIN，MAC 等）在公共通 信網(wǎng)中傳輸?shù)陌踩院涂煽啃?。通過定期在通信網(wǎng)絡(luò)的源 端和目的端同時改用 新
15、的 Key，便能更進一步提高數(shù)據(jù)的保密性，這正是現(xiàn)在金融界交易網(wǎng) 絡(luò)的流 行作法。 簡單地說，DES 算法只不過是加密的其中一種技術(shù)，通過一個初始置換， 將明文分組分成左半部分和右半部分，各 32 位 長。然后進行 16 輪相同的運算， 這些相同的運算被稱為函數(shù) f，在運算過程中數(shù)據(jù)和密 鑰相結(jié)合。經(jīng)過 16 輪運 算后左、右部分在一起經(jīng)過一個置換（初始置換的逆置換） ，這樣算 法就完成 了。 本程序雖然沒有采用此算法，而是采用眾所周知的與 DES 有相似之處的 異或算法，實際上是降低了程序的復(fù)雜度，使其更清晰，但功能依舊很強大， 可見優(yōu)勢也是很多的。 二、概要設(shè)計 2.1 抽象數(shù)據(jù)類型的定義
16、 2.1.1 程序所需要引入的包： import java.awt.*; //包含用于創(chuàng)建用戶界面和繪制圖形圖像的 所有類。 課程設(shè)計說明書用紙 - 4 - import java.awt.event.*; //提供處理由 AWT 組件所激發(fā)的各類事件 的接口和類。 import javax.swing.*; //提供一組“輕量級” （全部是 Java 語言）組 件，盡量讓這些組件在所有平臺上的工作方式都相同。 import java.io.*; //通過數(shù)據(jù)流、序列化和文件系統(tǒng)提供系統(tǒng)輸 入和輸出。 2.1.2 其他定義： new FlowLayout()
17、對文件加密器對話框采用 FlowLayout 管理器。 new ActionListener() 對文件的加密和解密設(shè)置事件監(jiān)聽器。 2.2 各程序模塊之間的層次(調(diào)用)關(guān)系 2.2.1 模塊定義 圖形用戶界面模塊： 添加各種所需組件，設(shè)置窗口事件。 加密操作模塊： 根據(jù)選擇的文本文件，在瀏覽窗口中顯示后，進行加密，顯示在“文本瀏 覽窗口”中。 解密操作模塊： 同加密模塊一樣，由密文的保存路徑，打開，進行解密，顯示在“文本瀏 覽窗口”中。 文件選擇模塊： 選擇需要加密或解密的文件。 文件保存模塊： 選擇保存路徑，保存需要加密或解密的文件。 2.2.2 層次(調(diào)用) 關(guān)系 根據(jù)以上各程序模塊
18、的定義，可以大致畫出各模塊的層次調(diào)用關(guān)系，由文 件加密器模塊開始調(diào)用，直到解密模塊調(diào)用為止。如下圖 2-2-2 所示。 課程設(shè)計說明書用紙 - 5 - 文件加密器模塊 文件選擇模塊 加密操作模塊 文件保存模塊 解密操作模塊 圖 2-2-2 層次（調(diào)用）關(guān)系 三、詳細設(shè)計 3.1 程序流程圖 該程序的模塊調(diào)用十分簡單明了，所以主程序的運行也很清晰，以下就是 主程序的詳細流程圖，如圖 3-1 所示 課程設(shè)計說明書用紙 - 6 - 開始 彈出文件加密器對話框 點擊“文件”菜單下的 “打開” ，獲得文件 對顯示在瀏覽窗口的 “文件”加密 生成加密文件 點擊“ 保存”
19、，選擇路徑， 生成新文件，并以“.txt”命 名 點擊“文件”菜單下的 “打開” ，獲得加密后的 文件 對顯示在瀏覽窗口的 “文件”解密 生成解密文件 結(jié)束 圖 3-1 主程序流程圖 3.2 圖形用戶界面模塊 在圖形用戶界面，設(shè)置兩個面板，并分別設(shè)置顯示其組件的布局。設(shè)置兩個 菜單項，分別為“打開”和“保存” ；設(shè)置兩個按鈕，分別為“加密”和“解密” ；創(chuàng)建一個文本區(qū)，用一個標(biāo)簽注明“文件瀏覽窗口” ，這就是整個圖形用戶界 面。 此外，還添加了一個窗口事件 windowClosing，可以關(guān)閉運行的程序。 課程設(shè)計說明書用紙 - 7 - 窗口事件的代碼實現(xiàn)： add
20、WindowListener(new WindowAdapter() public void windowClosing(WindowEvent e) System.exit(0); ); 3.3 加密操作模塊 本程序采用簡單的加密算法，即把從文本區(qū)獲得的文本文件，初始化，存 放到一個數(shù)組中，然后進行異或運算，把結(jié)果重新存放于該數(shù)組中，從而顯現(xiàn) 在“文件瀏覽窗口”中。 代碼實現(xiàn)： if(e.getSource()==button1) char a=texta.getText().toCharArray();/*把 texta 中獲得的 文本，進行初始化，與原字符串長度相等，并
21、將該字符串對象的全部字符復(fù)制 到該數(shù)組 a中*/ texta.setText(null); int n; char secret= ; for(int i=0;i
22、rce()==button2) char a=texta.getText().toCharArray(); texta.setText(null); int n; char secret= ; for(int i=0;i
23、計說明書用紙 - 9 - if(e.getSource()==itemSave)//查找寫入的文件 filedialog_save.setVisible(true); if(filedialog_save.getFile()!=null) try File file=new File(filedialog_save.getDirectory(),filedialog_save.getFile()); FileWriter tofile=new FileWriter(file);//寫入字符流 BufferedWriter out=new BufferedWriter(tofile); o
24、ut.write(texta.getText(),0,(texta.getText()).length()); out.close(); tofile.close(); catch (IOException e2) 3.6 文件選擇模塊 同上個文件保存模塊類似，依舊在選擇菜單項“打開”后，查找讀入文件， 讀取字符流，彈出“打開對話框” ，從而可實現(xiàn)獲取文件。 出口值：被選文件的路徑 代碼實現(xiàn)： public void actionPerformed(ActionEvent e)//查找讀入文件 if(e.getSource()==itemOpen) 課程設(shè)計說明書用紙 - 1
25、0 - filedialog_load.setVisible(true); texta.setText(null); String s; if(filedialog_load.getFile()!=null) try File file=new File(filedialog_load.getDirectory(),filedialog_load.getFile()); FileReader file_reader=new FileReader(file);//讀取 字符流 BufferedReader in=new BufferedReader(file_reader); while(
26、(s=in.readLine())!=null) texta.append(s+n); in.close(); file_reader.close(); catch (IOException e1) 四、調(diào)試分析 4.1 對設(shè)計與實現(xiàn)的回顧討論和分析 在程序設(shè)計之初，考慮的是如何實現(xiàn) DES 算法，但發(fā)現(xiàn) DES 算法對于本次 小程序來說，的確過于繁瑣，但當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)采用簡化后的 DES 算法----異或算 課程設(shè)計說明書用紙 - 11 - 法也可實現(xiàn)本功能，所以以后大大減少了工作量，可以說用 Java 語言是程序?qū)?現(xiàn)的一個成功之處。Java 語言具有簡單、安全、可移植、面向?qū)ο蟆⒔?/p>
27、壯、多 線程、體系結(jié)構(gòu)中立、解釋執(zhí)行、高性能、分布式和動態(tài)等主要特點。而且， 我覺得隨著科技的不斷進步，Java 語言的優(yōu)越性會不斷地被挖掘出來，因為 Java 語言也是有生命的，它是不斷被人們的需求演變的越來越強大，這些，我 覺得不言而喻。但往后，我想只有在不斷的使用以后才能體會到，在發(fā)現(xiàn) Java 擁有秘密密鑰工廠后更是感受到它的強大。Java 的 JDK 幫助文檔對于使用 Java 編程是非常有幫助的，在我們編程過程中，遇到的一些不清楚的地方，都是靠 它才得以解決，同時對 Java 語言的了解也更方便、深入了。 程序利用 Java 圖形界面設(shè)計了一個方便用戶操作的窗口，使得程序運行的 時
28、候更想是個封裝好的運用程序，不過我知道離這個還是有很大距離的，而程 序所要提升空間非常大，現(xiàn)在界面所能實現(xiàn)的也就幾個操作而已。但我們一致 認(rèn)為：如果程序要再做的強大點，可以引入其他的加密算法共用戶選擇，還可 以設(shè)計成同時對多個文件進行加密，不過這只能放到我們課下對此進行更深一 步的研究了。 程序的每個模塊實現(xiàn)的功能還算完整，層次間的調(diào)用還是比較清晰的，各 個功能也得到了基本的實現(xiàn)。 4.2 算法的時空分析 算法的時空分析，其實就是指算法的空間復(fù)雜度（包括時間復(fù)雜度和空間 復(fù)雜度） ，其 作 用 ： 時 間 復(fù) 雜 度 是 度 量 算 法 執(zhí) 行 的 時 間 長 短 ； 而 空 間 復(fù) 雜 度
29、是 度 量 算 法 所 需 存 儲 空 間 的 大 小 。 程 序 的 時 間 復(fù) 雜 度 理 論 上 是 算 不 出 來 的 ， 必 須 經(jīng) 過 必 須 上 機 運 行 測 試 才 能 知 道 。 但 我 們 不 可 能 也 沒 有 必 要 對 每 個 算 法 都 上 機 測 試 。 但 我 們 可 以 知 道 本 算 法 其 實 是 DES 算 法 的 簡 化 ， 所 以 ， 肯 定 只 需 知 道 哪 個 算 法 花 費 的 時 間 多 ， 哪 個 算 法 花 費 的 時 間 少 就 可 以 了 ， 并 且 ， 一 個 算 法 花 費 的 時 間 與 算 法 中 語 句 的 執(zhí) 行 次
30、數(shù) 成 正 比 例 ， DES 對 64 位的明文分組進行操作,通過一個 初始置換,將明文分組成左半部分 Li 和右半部分 Ri,各 32 位長。然后進行 16 輪 完全相同的運算，本程序直接采用數(shù)組，對其中的字符循環(huán)異或，只需進行一 輪，所以時間復(fù)雜度 T(n)是 比 較 小 的 。 空 間 復(fù) 雜 度 O(n)也 是 一 樣 的 ， 它 是 對 課程設(shè)計說明書用紙 - 12 - 程 序 占 用 內(nèi) 存 的 分 析 ， 由 公 式 T（ n） =O（ f（ n） ） 知 ， 時 間 復(fù) 雜 度 與 空 間 復(fù) 雜 度 均 為 O(n)。 4.3 經(jīng)驗和體會 這次課程設(shè)計的要求并不多，只要實現(xiàn)
31、加密與解密功能，而且只需要采用 一種加密算法，但是為了本次課程設(shè)計，我們組也搜索了大量的資料，并根據(jù) 在課堂上，書本上，老師講過的知識，結(jié)合自身主觀和客觀因素，制定了本次 課程設(shè)計的目標(biāo)，并齊心協(xié)力，完成了此次設(shè)計。 通過本次的課程設(shè)計，我們還知道了許多自身存在的不足，例如僅掌握了 一種加密算法，但在日益發(fā)達的社會商業(yè)等領(lǐng)域，加密解密需要做的還非常多， 并且 Java 領(lǐng)域博大精深，我們現(xiàn)在只是學(xué)到了它的一點皮毛而已，所以還需多 多努力。 但是通過這些我還是學(xué)到了很多東西，先不說其他的，我最起碼最基礎(chǔ)的 加密算法，而且以后可以運用到自己想要保密的文件當(dāng)中去。 通過這次課程設(shè)計，我用 JAVA
32、語言實現(xiàn)，我這是我對 JAVA 語言有了根深 的了解鞏固了以前學(xué)到的知識，也學(xué)習(xí)到了新的知識，課程設(shè)計雖然暫告一個 段落，但我們學(xué)習(xí) Java 的步伐不會終止。 五、測試結(jié)果 5.1 加密 首先在我機器 C 盤文件夾名為 1 的文件夾離創(chuàng)建一個名為 Example.txt 文 本文件用做測試。 運行程序，彈出如圖 5-1-1 的對話框 課程設(shè)計說明書用紙 - 13 - 圖 5-1-1 運行程序 點擊“文件” ，選擇“打開” ，即彈出“打開”對話框，選擇一個文本文件， 如圖 5-1-2。 圖 5-1-2 選擇加密文件 課程設(shè)計說明書用紙 -
33、 14 - 選擇文件后，即可在“文件瀏覽窗口”中顯示文本的信息，點擊“加密” 按鈕，即可在“文件瀏覽窗口”看到加密后的文件（如圖 5-1-3） 。 圖 5-1-3 生成加密文件 對加密后的密文進行保存，選擇“文件”下的“保存” ，即可彈出“保存”對話 框，選擇路徑，即可保存，如圖 5-1-4 和 5-1-5 所示。 課程設(shè)計說明書用紙 - 15 - 圖 5-1-4 保存加密文件 圖 5-1-5 瀏覽加密文件 5.2 解密 解密操作中對文件選擇，密碼輸入和加密操作是一樣的。 將剛剛加密的程序進行解密，打開密文文件，選擇“加密與
34、解密”窗口下 “解密”按鈕，點擊，即可解密，如圖 5-2 所示。 圖 5-2 生成解密文件 課程設(shè)計說明書用紙 - 16 - 六、主要參考資料 1 Java 語言程序設(shè)計教程邱桃榮 機械工業(yè)出版社 2 Java 程序設(shè)計試驗指導(dǎo)陳軼 姚曉昆 清華大學(xué)出版社 3 耿祥義等.Java 課程設(shè)計（第 2 版）.北京：清華大學(xué)出版社 ,2006.8 4 耿祥義等.Java 實用教程（第三版） .北京：清華大學(xué)出版社 ,2006.8 5 ?？藸? Java 編程思想（第 4 版）.北京：機械工業(yè)出版社 ,2007.6 6 通過互連網(wǎng)檢索相關(guān)資料。 七、附錄 源代碼
35、： import java.awt.*; import java.awt.event.*; import java.io.*; import javax.swing.*; class Myframe extends Frame implements ActionListener FileDialog filedialog_save,filedialog_load; Button button1,button2; Label label; MenuBar bar; Menu menu; MenuItem itemOpen,itemSave; TextArea texta; Myframe(St
36、ring s) //創(chuàng)建對話框 課程設(shè)計說明書用紙 - 17 - super(s); texta= new TextArea(38,160); button1= new Button(加密); button2= new Button(解密); menu=new Menu(文件); itemOpen=new MenuItem(打開); itemSave=new MenuItem(保存); label=new Label(文件瀏覽窗口); itemOpen.addActionListener(this); itemSave.addActionListener(this); bu
37、tton1.addActionListener(this); button2.addActionListener(this); filedialog_save=new FileDialog(this,保存文件對話框 ,FileDialog.SAVE); filedialog_load=new FileDialog(this,打開文件對話框 ,FileDialog.LOAD); filedialog_save.addWindowListener(new WindowAdapter() public void windowClosing(WindowEvent e) filedialog_sa
38、ve.setVisible(false); ); filedialog_load.addWindowListener(new WindowAdapter() public void windowClosing(WindowEvent e) filedialog_load.setVisible(false); 課程設(shè)計說明書用紙 - 18 - ); Box box1=Box.createHorizontalBox();//創(chuàng)建一個從左到右顯示其組 件的 box1; Box box2=Box.createVerticalBox();//創(chuàng)建一個從上到下顯示其組件 的 box2; B
39、ox box3=Box.createVerticalBox(); Box boxbase=Box.createVerticalBox(); Panel panel1=new Panel(); Panel panel2=new Panel(); setMenuBar(bar=new MenuBar()); bar.add(menu); menu.add(itemOpen); menu.add(itemSave); panel1.add(button1); panel1.add(button2); box1.add(panel1); box2.add(label); panel2.add(te
40、xta); box3.add(panel2); boxbase.add(box1); boxbase.add(box2); boxbase.add(box3); add(boxbase); setLayout(new FlowLayout()); setBounds(100,0,1200,750); setVisible(true); addWindowListener(new WindowAdapter() public void windowClosing(WindowEvent e) 課程設(shè)計說明書用紙 - 19 - System.exit(0); ); //“關(guān)閉”
41、窗口事件; public void actionPerformed(ActionEvent e)//查找讀入文件 if(e.getSource()==itemOpen) filedialog_load.setVisible(true); texta.setText(null); String s; if(filedialog_load.getFile()!=null) try File file=new File(filedialog_load.getDirectory(),filedialog_load.getFile()); FileReader file_reader=new F
42、ileReader(file);//讀取 字符流 BufferedReader in=new BufferedReader(file_reader); while((s=in.readLine())!=null) texta.append(s+n); in.close(); file_reader.close(); catch (IOException e1) 課程設(shè)計說明書用紙 - 20 - if(e.getSource()==itemSave)//查找寫入的文件 filedialog_save.setVisible(true); if(filedialog_save.getFi
43、le()!=null) try File file=new File(filedialog_save.getDirectory(),filedialog_save.getFile()); FileWriter tofile=new FileWriter(file);//讀取字符流 BufferedWriter out=new BufferedWriter(tofile); out.write(texta.getText(),0,(texta.getText()).length()); out.close(); tofile.close(); catch (IOException e2)
44、 if(e.getSource()==button1) char a=texta.getText().toCharArray();/*把 texta 中獲得的 文本，進行初始化，與原字符串長度相等，并將該字符串對象的全部字符復(fù)制 到該數(shù)組 a中*/ texta.setText(null); 課程設(shè)計說明書用紙 - 21 - int n; char secret= ; for(int i=0;i
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