加解密系统（包含DES、RSA等加密算法）

最近和小伙伴一起构建了一个包含仿射、流密码RC4、流密码LFSR+JK，DES及RSA的加解密系统。界面包括加解密算法选择框，加密解密按钮，加密明文信息框以及解密密文信息框。

完整代码已经上传到github上了，里面的README.md有具体的操作说明教程，需要的同学可以自取，地址：https://github.com/Alexlingl/Cryptology

下面就大致介绍一下这个加解密系统的构建过程。

一、界面的设计与实现：

（一）、界面的设计：

（二）、界面的实现

1、布局：采用边框布局BorderLayout。它会将界面分为东南西北中四个部分，相应的，我们在北部添加一个Jpanel，作为按钮等组件的容器。在东部添加一个JPanel，作为JScrollPane的容器，呈现待处理的具体信息。在中部添加一个JPanel，也是作为JScrollPane的容器，不同的是它呈现的是处理后的具体信息。

2、信息框：使用JScrollPane可以实现信息过多时，可以下拉的效果，但是如果我们要在上面展示文字，还需要往上面添加一个JTextArea组件。

3、打开文件功能：调用JFileChoose来实现，点击后会出现一个从计算机中选择文件的界面。

4、算法下拉可选框：调用了JComboBox

5、最终的界面实现

二、界面监控与后台：

（一）、“选择文件”功能的按钮监控与后台逻辑实现：

1、首先我们需要给按钮添加监听机制

2、接着，我们需要保存获取的文件

3、最后利用addmessageleft这个方法，把选择的文件内容展示在待处理的信息框中

（二）、可选框的监听与后台逻辑实现：

1、首先需要给可选框添加监听机制

2、其次我们需要记录可选框中用户当前所选择的内容，这里我定义了一个choosetype来作为标志。根据用户不同的选择来给这个变量赋值。

（三）、加解密按钮的监听与后台逻辑实现：

1、首先还是需要给两个按钮添加监听机制

2、接着我们需要判断用户点击的是“加密”还是“解密”按钮，并进行不同的处理

3、最后，我们需要根据用户当前下拉框中选择的算法来进行相应的处理

以仿射加密为例来看一下具体的处理过程

首先定义一个临时存储数据的动态字符串数组tmp，并调用事先定义好的仿射对象的加密方法encrypt()对文本中的信息一行行地进行加密，加密结果就存放在tmp中。接着我们把tmp传给MessageWindows对象mw中的processed_text属性，这个就是处理后的信息。调用WriteStringToFile()方法把加密后的信息输出到“C:\\Users\\Administrator\\Documents\\仿射密文.txt”这个文件中。最后再调用addmessageright把处理后的信息显示到右边的信息显示框即可。

三、代码：

界面类

package player3;

import java.awt.BorderLayout;
import java.awt.Color;
import java.awt.Dimension;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.util.ArrayList;

import javax.swing.BorderFactory;
import javax.swing.JButton;
import javax.swing.JComboBox;
import javax.swing.JFrame;
import javax.swing.JPanel;
import javax.swing.JScrollPane;
import javax.swing.JTextArea;

 
public class MessageWindows extends JFrame implements Config{
	
	public static ArrayList<String>messageList;
	// 三块面板，一块是背景，两块是信息显示界面 
	public JPanel jPanel1,jPanelback2,jPanelback3;
	//两块信息显示界面，分别添加在JPanelback1和JPanelback2上面。直接加载JPanel上会出现大小无法调节等问题
	public JScrollPane jPanel2,jPanel3;
	//文件菜单按钮
	public JButton mnFile;  
	// 两个按钮，一个是加密，一个是解密
	public JButton jButton1, jButton2; 
	//输出台
	public JTextArea jTextAreainput,jTextAreaoutput;
	//选择进行加密的类型
	public int choosetype;
	//待处理的文本
	public static ArrayList<String> text = new ArrayList();
	//待处理的文本
	public static ArrayList<String> processed_text = new ArrayList();

	 
	public MessageWindows() {
		initComp();
		this.choosetype=0;
		messageList=new ArrayList();
	}
	 
	public void initComp() {
		
		this.setTitle("系统消息界面");
		//设置顶级容器的大小，setSize()只对顶级容器有效
		this.setSize(MainWindows_WIDTH,MainWindows_HIGHTH);
		//窗体关闭时结束程序
		this.setDefaultCloseOperation(3);
		//设置窗体居中
		this.setLocationRelativeTo(null);
		this.setResizable(false);
	 
		jPanel1= new JPanel();
		jPanelback2=new JPanel();
		jPanelback3=new JPanel();
		
		//下拉可选框
		String[] choose={"仿射","流密码RC4","流密码LFSRJK","DES","RSA"};
		JComboBox box=new JComboBox(choose);
		//三个按钮
		mnFile= new JButton("选择文件");
		jButton1= new JButton("加密");
		jButton2= new JButton("解密");
		 
		//设置为边界布局
		this.setLayout(new BorderLayout());
		
		box.setPreferredSize(new Dimension(Button_WIDTH, Button_HIGHTH));
		mnFile.setPreferredSize(new Dimension(Button_WIDTH, Button_HIGHTH));
		jButton1.setPreferredSize(new Dimension(Button_WIDTH, Button_HIGHTH));
		jButton2.setPreferredSize(new Dimension(Button_WIDTH, Button_HIGHTH));
		 
		//在画板面板添加组件
		jPanel1.add(mnFile);
		jPanel1.add(box);
		jPanel1.add(jButton1);
		jPanel1.add(jButton2);
		jPanel1.setPreferredSize(new Dimension(NorthPanel_WIDTH,NorthPanel_HIGHTH));
		jPanelback2.setPreferredSize(new Dimension(WestPanel_WIDTH,WestPanel_HIGHTH));
		jPanelback3.setPreferredSize(new Dimension(EastPanel_WIDTH,EastPanel_HIGHTH));
		
		//待处理的信息，将选择的待处理文本显示到界面上
		jTextAreainput=new JTextArea();
		jPanel2= new JScrollPane(jTextAreainput);
		jPanel2.setBackground(Color.LIGHT_GRAY);
		jPanel2.setBounds(41,34, WestPanel_WIDTH, 194);
		jPanel2.setBorder(BorderFactory.createTitledBorder("待处理的信息"));
		jPanel2.setPreferredSize(new Dimension(WestPanel_WIDTH,WestPanel_HIGHTH));
		
		//处理后的信息，将处理后的文本信息显示到界面上
		jTextAreaoutput=new JTextArea();
		jPanel3= new JScrollPane(jTextAreaoutput);
		jPanel3.setBackground(Color.LIGHT_GRAY);
		jPanel3.setBounds(41,34, EastPanel_WIDTH, 194);
		jPanel3.setBorder(BorderFactory.createTitledBorder("加/解密后的信息"));
		jPanel3.setPreferredSize(new Dimension(EastPanel_WIDTH,EastPanel_HIGHTH));
		
		jPanelback2.add(jPanel2);
		jPanelback3.add(jPanel3);
		
		//将界面加到布局上
		this.add(jPanel1,BorderLayout.NORTH);
		this.add(jPanelback2,BorderLayout.WEST);
		this.add(jPanelback3,BorderLayout.EAST);
		  
		this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
		//设置界面可见
		this.setVisible(true);
		 	 
		//为文件选择按钮添加监听机制
		mnFile.addActionListener(new ActionListener() {
			 
			public void actionPerformed(ActionEvent e) {
				try {
					PlayerMain.openVideo();
				} catch (IOException e1) {
					// TODO Auto-generated catch block
					e1.printStackTrace();
				}
			}		 
		});
		
		//为可选框添加监听机制
		box.addActionListener(new ButtonListener(this,box));
		//为按钮1，2添加监听机制
		jButton1.addActionListener(new ButtonListener(this));
		jButton2.addActionListener(new ButtonListener(this));
	}
	 
	//将处理信息加到左边界面的方法
	public void addmessageleft(ArrayList<String> text) throws FileNotFoundException{
		this.text = text;
		jTextAreainput.append("当前进行加/解密的文本\n");
		jTextAreainput.paintImmediately(jTextAreainput.getBounds());
		for(int i=0;i<text.size();i++){
			jTextAreainput.append(text.get(i)+"\n");
			jTextAreainput.paintImmediately(jTextAreainput.getBounds());
		}
	}

	//将处理后的信息加到右边界面上
	public void addmessageright(ArrayList<String> processed_text) throws FileNotFoundException{
		this.processed_text = processed_text;
		jTextAreaoutput.append("当前加/解密后得到的文本\n");
		jTextAreaoutput.paintImmediately(jTextAreainput.getBounds());
		for(int i=0;i<processed_text.size();i++){
			jTextAreaoutput.append(processed_text.get(i)+"\n");
			jTextAreaoutput.paintImmediately(jTextAreaoutput.getBounds());
		}
	}
	
	//把处理后信息输入到文本文件中
	 public void WriteStringToFile(ArrayList<String> processed_text,String filepath) throws IOException {
         OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(filepath),"UTF-8");
         for(int i=0;i<processed_text.size();i++){
        	 osw.append(processed_text.get(i)+"\n");
         }
         osw.close();
	 }
}

界面监听类：

package player3;

//设置按钮监听方法ButttonLitener类
import java.awt.event.ActionListener;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;
import java.util.ArrayList;
import javax.swing.JComboBox;
import des.DESUtil;
import jklfsr.Jk;
import fangshe.Fangshe;
import rc4.Stream_cipher;
import rsa.RSA;

//实现对JPanel的监听接口处理
public class ButtonListener implements ActionListener{
	public JComboBox box;
	public MessageWindows mw;
	public Fangshe fs=new Fangshe();
	public RSA rsa=new RSA();
	public Stream_cipher rc4=new Stream_cipher();
	public Jk jk=new Jk();
	public DESUtil des=new DESUtil();
	
	//构造方法一，只需要传界面对象
	public ButtonListener(MessageWindows mw){
		this.mw=mw;
	}
	//构造方法二，需要传界面对象和下拉可选框的对象
	public ButtonListener(MessageWindows mw,JComboBox box){
		this.mw=mw;
		this.box=box;
	}
	
	//在console中展示当前文本
	public void showtext(ArrayList<String>text){
		for(int i=0;i<text.size();i++){
			System.out.println(text.get(i));
		}
	}
	
	//当界面发生操作时进行处理
	public void actionPerformed(ActionEvent e) {
		//根据点击的按钮做出相应的处理
		if(e.getActionCommand().equals("加密")) {
			//选择进行仿射加密
			if(mw.choosetype==0){
				ArrayList<String>tmp=new ArrayList();
				for(int i=0;i<mw.text.size();i++){
					tmp.add(fs.encrypt(mw.text.get(i)));
				}
				showtext(tmp);
				mw.processed_text=tmp;
				try {
					//将加密结果输出到文件
					mw.WriteStringToFile(mw.processed_text, "C:\\Users\\Administrator\\Documents\\仿射密文.txt");
				} catch (IOException e2) {
					// TODO Auto-generated catch block
					e2.printStackTrace();
				}
				try {
					mw.addmessageright(mw.processed_text);
				} catch (FileNotFoundException e1) {
					// TODO Auto-generated catch block
					e1.printStackTrace();
				}
			}
			//选择流密码RC4进行加密
			else if(mw.choosetype==1){
				ArrayList<String>tmp=new ArrayList();
				for(int i=0;i<mw.text.size();i++){
					tmp.add(PlayerMain.toBinary(rc4.RC4_encrypt(mw.text.get(i))));	
				}
				showtext(tmp);
				try {
					mw.WriteStringToFile(tmp, "C:\\Users\\Administrator\\Documents\\RC4密文.txt");
				} catch (IOException e2) {
					// TODO Auto-generated catch block
					e2.printStackTrace();
				}
				mw.processed_text=tmp;
				try {
					mw.addmessageright(mw.processed_text);
				} catch (FileNotFoundException e1) {
					// TODO Auto-generated catch block
					e1.printStackTrace();
				}
			}
			//选择流密码LFSRJK进行加密
			else if(mw.choosetype==2){
				ArrayList<String>tmp=new ArrayList();
				for(int i=0;i<mw.text.size();i++){
					tmp.add(PlayerMain.toBinary(jk.JK_encrypt(mw.text.get(i))));
				}
				showtext(tmp);
				mw.processed_text=tmp;
				try {
					mw.WriteStringToFile(tmp, "C:\\Users\\Administrator\\Documents\\LFSRJK密文.txt");
				} catch (IOException e2) {
					// TODO Auto-generated catch block
					e2.printStackTrace();
				}
				try {
					mw.addmessageright(mw.processed_text);
				} catch (FileNotFoundException e1) {
					// TODO Auto-generated catch block
					e1.printStackTrace();
				}
			}
			//选择DES进行加密
			else if(mw.choosetype==3){
				ArrayList<String>tmp=new ArrayList();
				for(int i=0;i<mw.text.size();i++){
					tmp.add(PlayerMain.convertByteToHexString(des.jdkDECENcode(mw.text.get(i))));
				}
				showtext(tmp);
				mw.processed_text=tmp;
				try {
					mw.WriteStringToFile(mw.processed_text, "C:\\Users\\Administrator\\Documents\\DES密文.txt");
				} catch (IOException e2) {
					// TODO Auto-generated catch block
					e2.printStackTrace();
				}
				try {
					mw.addmessageright(mw.processed_text);
				} catch (FileNotFoundException e1) {
					// TODO Auto-generated catch block
					e1.printStackTrace();
				}
			}		
			//选择进行RSA加密
			else if(mw.choosetype==4){
				ArrayList<String>tmp=new ArrayList();
				for(int i=0;i<mw.text.size();i++){
					tmp.add(PlayerMain.toBinary(rsa.encryption(mw.text.get(i))));
				}
				showtext(tmp);
				mw.processed_text=tmp;
				try {
					mw.WriteStringToFile(tmp, "C:\\Users\\Administrator\\Documents\\RSA密文.txt");
				} catch (IOException e2) {
					// TODO Auto-generated catch block
					e2.printStackTrace();
				}
				try {
					mw.addmessageright(mw.processed_text);
				} catch (FileNotFoundException e1) {
					// TODO Auto-generated catch block
					e1.printStackTrace();
				}
			}
		}
		//判断当前点击的按钮是不是解密
		else if(e.getActionCommand().equals("解密")) {
			if(mw.choosetype==0){
				ArrayList<String>tmp=new ArrayList();
				for(int i=0;i<mw.text.size();i++){
					tmp.add(fs.deciphering(mw.text.get(i)));
				}
				showtext(tmp);
				mw.processed_text=tmp;
				try {
					mw.addmessageright(mw.processed_text);
				} catch (FileNotFoundException e1) {
					// TODO Auto-generated catch block
					e1.printStackTrace();
				}
			}
			//选择RC4进行解密
			else if(mw.choosetype==1){
				ArrayList<String>tmp=new ArrayList();
				for(int i=0;i<mw.text.size();i++){
					System.out.println(mw.text.get(i));
					tmp.add(rc4.RC4_encrypt(PlayerMain.BinstrToStr(mw.text.get(i))));
				}
				showtext(tmp);
				mw.processed_text=tmp;
				try {
					mw.addmessageright(mw.processed_text);
				} catch (FileNotFoundException e1) {
					// TODO Auto-generated catch block
					e1.printStackTrace();
				}
				
			}
			//选择流密码LFSRJK进行解密
			else if(mw.choosetype==2){
				ArrayList<String>tmp=new ArrayList();
				for(int i=0;i<mw.text.size();i++){
					tmp.add(jk.JK_encrypt(PlayerMain.BinstrToStr(mw.text.get(i))));
				}
				showtext(tmp);
				mw.processed_text=tmp;
				try {
					mw.addmessageright(mw.processed_text);
				} catch (FileNotFoundException e1) {
					// TODO Auto-generated catch block
					e1.printStackTrace();
				}
			}
			//选择DES进行解密
			else if(mw.choosetype==3){
				ArrayList<String>tmp=new ArrayList();
				for(int i=0;i<mw.text.size();i++){
					System.out.println(mw.text.get(i));
					byte[] bytetmp=PlayerMain.convertHexStringToByte(mw.text.get(i));
					tmp.add(new String(des.jdkDECDecode(bytetmp)));
				}
				showtext(tmp);
				mw.processed_text=tmp;
				try {
					mw.addmessageright(mw.processed_text);
				} catch (FileNotFoundException e1) {
					// TODO Auto-generated catch block
					e1.printStackTrace();
				}
			}	
			//选择RSA进行解密
			else if(mw.choosetype==4){
				//选择进行RSA解密
				ArrayList<String>tmp=new ArrayList();
				for(int i=0;i<mw.text.size();i++){
					tmp.add(rsa.decrypt(PlayerMain.BinstrToStr(mw.text.get(i))));
				}
				showtext(tmp);
				mw.processed_text=tmp;
				try {
					mw.addmessageright(mw.processed_text);
				} catch (FileNotFoundException e1) {
					// TODO Auto-generated catch block
					e1.printStackTrace();
				}
			}
			
		}
		//"仿射","流密码RC4","流密码LFSRJK","DES","RSA"
		else if(box.getSelectedItem().equals("仿射")) {
			 mw.choosetype=0;
		}
		else if(box.getSelectedItem().equals("流密码RC4")){
			 mw.choosetype=1;
		}
		else if(box.getSelectedItem().equals("流密码LFSRJK")){
			mw.choosetype=2;
		}
		else if(box.getSelectedItem().equals("DES")) {
			 mw.choosetype=3;
		}
		else if(box.getSelectedItem().equals("RSA")){
			 mw.choosetype=4;
		}
		
	}
	
}

选择文件类：

package player3;

import java.io.File;  
import java.io.IOException;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Scanner;
  
import javax.swing.JFileChooser;   
    
  
public class PlayerMain {  
	//界面类
    static MessageWindows frame;    
    //待加解密的字符串
    public static ArrayList<String> text = new ArrayList();
    //处理后的字符串
    public static ArrayList<String> processed_text = new ArrayList();
    
    //程序的主函数入口，相当于c++的main函数
    public static void main(String[] args) {  
        //创建主程序界面运行窗体  
        frame=new MessageWindows();  
        frame.setVisible(true);   
    }  
    
    //byte数组转十六进制字符串
    public static String convertByteToHexString(byte[] bytes) {
    	String result = "";
    	for(int i=0;i<bytes.length; i++) {
    		int temp = bytes[i]&0xff;
    		String tempHex = Integer.toHexString(temp);
    		if(tempHex.length()<2) {
    			result +="0"+tempHex;
    		}
    		else {
    			result += tempHex;
    		}
    	}
    	return result;
    }
    
    //将字符串转为二进制流
	public static String toBinary(String str){
	    char[] strChar=str.toCharArray();
	    String result="";
	    for(int i=0;i<strChar.length;i++){
	        result +=Integer.toBinaryString(strChar[i])+ " ";
	    }
	    return result;
	}
	
	private static int[] BinstrToIntArray(String binStr) {       
	        char[] temp=binStr.toCharArray();
	        int[] result=new int[temp.length];   
	        for(int i=0;i<temp.length;i++) {
	            result[i]=temp[i]-48;
	        }
	        return result;
	 }
	    
	 //将二进制转换成字符
	private static char BinstrToChar(String binStr){
	         int[] temp=BinstrToIntArray(binStr);
	         int sum=0;
	         for(int i=0; i<temp.length;i++){
	             sum +=temp[temp.length-1-i]<<i;
	         }   
	         return (char)sum;
	 }
	 public static String BinstrToStr(String binStr){
	        String[] tempStr=binStr.split(" ");
	        char[] tempChar=new char[tempStr.length];
	        for(int i=0;i<tempStr.length;i++) {
	           tempChar[i]=BinstrToChar(tempStr[i]);
	        }
	        return String.valueOf(tempChar);
	 }
    
    //十六进制字符串转为byte数组
	public static byte[] convertHexStringToByte(String str) {
		System.out.println(str);
        if(str == null || str.trim().equals("")) {
            return new byte[0];
        }

        byte[] bytes = new byte[str.length() / 2];
        for(int i = 0; i < str.length() / 2; i++) {
            String subStr = str.substring(i * 2, i * 2 + 2);
            bytes[i] = (byte) Integer.parseInt(subStr, 16);
        }

        return bytes;
    }
      
    //打开文件  
    public static void openVideo() throws IOException {  
        JFileChooser chooser=new JFileChooser();  
        int v=chooser.showOpenDialog(null);  
        if(v==JFileChooser.APPROVE_OPTION){  
            File file=chooser.getSelectedFile(); 
    		ArrayList<String> tmp = new ArrayList();
    		Scanner sc = new Scanner(file);
    		while(sc.hasNextLine()){
    			tmp.add(sc.nextLine());
    		}
    		System.out.println("tmp="+tmp);
    		text = tmp;
            //把选择的文件传过去
            frame.addmessageleft(text);
        }  
    }  
}

四、注意事项

（一）、编码问题：不同加密方式产生的字符各不相同，DES等加密算法加密后生成的字符无论是utf-8还是GBK异或是unicode都没办法很好地表示出来。如果直接把DES加密后字符串写到文本中，会出现乱码的问题。于是最终我决定把加密后的信息都转为二进制字符串进行保存，等待需要解密时再转为字符串进行处理。

（二）、JScrollPane必须放在JPanel上面，如果直接放在JFrame的布局上，会出现无法调节JScrollPane大小的问题。

（三）、外部包的导入与生成

外部包的生成：右击要生成外部包的包，选择Export->JAR file

外部包的导入

先把外部包粘贴到lib中

右击要导入的包，选择build path即可。导入成功后我们是可以在Referenced Libraries中看到相应的包的

这篇博客只讲了整个系统的架构实现，具体的算法实现涉及的内容太多，这里就不展开讲了。

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