基于Java語言設計的加密和解密算法系統(tǒng)

巢喜劍

【摘 要】目前，計算機技術及網絡技術的飛速發(fā)展，以及網絡帶來的便利性，促使人們對網絡的應用越來越廣泛，在辦公、娛樂等各個方面對網絡都有不同程度的依賴，在應用的同時，既涉及到數據的安全，又關系到網絡傳輸速度兩方面問題?；诎踩紤]必須對所要傳輸的數據進行加密，國際上通用的公開算法有DES算法、RSA算法等，但這些算法實現起來有相當的復雜性，特別RSA算法運算速度較慢，不適合一般辦公娛樂的需要。本文介紹了一種相對簡單有效的數據加密解密方法，本程序中的加密解密算法系統(tǒng)具有簡單的Base64加密解密功能。

【關鍵詞】網絡安全；DES算法和RSA算法；Base64加密解密

一、設計項目分析

1.1 需求分析。該項目沒有使用到數據庫，算法相對簡單，在深入研究Base64編碼原理和方案后，我們發(fā)現完全可以不采用標準固定編碼表，而采用自定義的編碼表，這樣我們可以將屬于自己的編碼表當作密鑰的方法，來實現文件的編碼，這樣編碼后的文件能夠很好地在網絡上傳輸，同時，只有知道密鑰的解碼器，才能正確解碼出文件的真實內容，達到了保密的作用，從而在一定程度上使得文件在網絡上傳輸方便快捷、安全可靠。

1.2 實現目標。1、設計加密算法（可以簡單或復雜），對輸入明文加密，同時將密文對比顯示出來。2、設計解密算法，將密文利用解密算法還原為明文，同時將原始明文、密文和解密后明文對比顯示。

二、系統(tǒng)設計

2.1 模型分析。Base64編碼的解碼過程是加密過程逆向過程，采用標準編碼表Base64編碼的方法使得經過Base64編碼的文件能被所有采用標準編碼表的Base64解碼器解碼，恢復文件的本來內容。具體的解密過程如下：a.將得到的Base64編碼流轉化為二進制數據流；b.取出Base64 編碼流的一個字符；c.將這字符通過取編碼表值，轉化成6位二進制數據流；d.重復b步驟，直到所有的Base64編碼流被取空；e.返回解碼的二進制數據流。不難看出采用標準編碼表Base64編碼的方法使得經過Base64編碼的文件能被所有采用標準編碼表的Base64解碼器解碼，恢復文件的本來內容，這樣編碼后的文件雖然可以在網絡上傳輸，但不具備網絡信息安全保密性能。

主要算法程序：

import org.apache.commons.codec.binary.Base64；

public abstract class Base64Coder {

/**

* 字符編碼

*/

public final static String ENCODING = "UTF-8"；

/**

* Base64編碼

*

* @param data 待編碼數據

* @return String 編碼數據

* @throws Exception

*/

public static String encode（String data） throws Exception {

// 執(zhí)行編碼

byte[ ] b = Base64.encodeBase64（data.getBytes（ENCODING））；

return new String（b， ENCODING）；

}

/**

* Base64解碼

*

* @param data 待解碼數據

* @return String 解碼數據

* @throws Exception

*/

public static String decode（String data） throws Exception {

// 執(zhí)行解碼

byte[] b = Base64.decodeBase64（data.getBytes（ENCODING））；

return new String（b， ENCODING）；

}

}

2.2 流程分析。1、運行Java程序Base64Coder.java和Base64CoderTest.java進入加密解密界面。2、然后在框中輸入明文信息，點encode對明文進行加密。3、點擊decode對密文進行解密，明文密文對比顯示在界面上。4、點擊clear時，清除框中的明文和密文。

三、基于Java設計的加密和解密算法系統(tǒng)分析

通過對程序需求的分析，對其功能進行分析。首先，該程序采用C/S架構，由加密和解密算法組成。

為實現服務器的功能，需要建立以下兩個類：

1、算法主框架類：Base64Coder.java。算法類主要提供了具體算法。采用Base64編碼是數據庫加密的常用方式， 在數據庫內能把二進制的數據編碼或者解碼成base64文本， 就可以用存儲過程從e-mail和HTTP服務器認證發(fā)送數據并解碼。在使用Base64處理中文的多語言時， 需要注意中文編碼的問題。如常用的中文編碼有GBK、GB2312和Unicode等。在處理Base64編碼時， 必須統(tǒng)一使用中文編碼。

2、編碼與解碼測試類：Base64CoderTest.java。包含界面顯示，編碼解碼實現，完成加密解密功能。Base64編碼要求把3個8位字節(jié)轉化為4個6位的字節(jié)，在6位的前面補兩個0，形成8位一個字節(jié)的形式。把8位的字節(jié)連成一串， 然后每次順序選6個出來，再把這6個二進制數前面再添加兩個0，就成了一個新的字節(jié)。之后再選出6個來， 再添加0，依此類推， 直到二進制數全部被選完。Base64有其自身的編碼表，如表1所示。Base64編碼方式并不是單純利用轉化完的內容進行編碼。像‘＼字符是控制字符， 并不能通過計算機顯示出來， 在某些場合就不能使用了。Base64編碼的結果不是根據算法把編碼變?yōu)楦邇晌皇?而低6位代表數據，而是變?yōu)楸?的形式，如”A”就有7位， 而”a”就只有6位。編碼的編號對應的是得出的新字節(jié)的十進制值。

3、為實現加密解密的功能，需要加一個界面窗口：提供了人機交互界面，方便對比顯示。

四、結束語

本文首先實現了加密解密算法的功能，應用自定義編碼表的Base64編碼，無需更改編碼及解碼程序，只需簡單的自定義編碼表即可，因此，實現容易，在一定程度上提高了算法的安全性。程序可以有效地實現Base64編碼的加密與解密，比較清晰的顯示了整個Base64編碼加密與解密的過程，通俗易懂。程序在Windows XP下調試通過。

【參考文獻】

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