基於XOR的加密程序

以下程序實現對文件加密。使用了最簡單的XOR來完成。最近才知道，使用位運算的C編程稱之爲：低級程序設計……汗，此“低級”非彼“低級”……

首先是最簡單的XOR加密實現。

以下代碼：

 

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #define BUFFSIZE BUFSIZ /*START：使用XOR進行按位文件加密*/ //用戶需保證所給密碼正確，否則源文件將損壞 //密碼長度最多爲BUFFSZIE-1 void Tidy(char[]); void CodeProcess(FILE *,char[]); int main(void) { FILE *fp; char buff[BUFFSIZE]; puts("The path of the file..."); fgets(buff,BUFFSIZE,stdin); buff[strlen(buff)-1]='/0'; fp=fopen(buff,"rb+"); if(fp==NULL){ perror(buff); exit(EXIT_FAILURE); } puts("input the code..."); fgets(buff,BUFFSIZE,stdin); Tidy(buff); puts("Processing..."); CodeProcess(fp,buff); fclose(fp); puts("task completed!"); return EXIT_SUCCESS; } /*START：整理密碼數組*/ //使之長度爲BUFFSIZE void Tidy(char code[]) { unsigned int i,j; j=strlen(code)-1; i=0; while(j<BUFFSIZE) code[j++]=code[i++]; } /*END*/ /*START：加密/解密主進程*/ void CodeProcess(FILE *fp,char code[]) { char buff[BUFFSIZE]; unsigned int i; size_t readnum; long repos,rwpos; rwpos=ftell(fp); while(readnum=fread(buff,sizeof(buff[0]),BUFFSIZE,fp)) { if(readnum==0) break; for(i=0;i<readnum;i++) buff[i]^=code[i]; repos=ftell(fp); fseek(fp,rwpos,SEEK_SET); fwrite(buff,sizeof(buff[0]),readnum,fp); rwpos=ftell(fp); fseek(fp,repos,SEEK_SET); } } /*END*/

 

該程序是最簡單的版本。對某一文件調用該程序，並給出密碼，即能完成編程。所給密碼和文件路徑最長爲BUFSIZ。若對某一已加密文件使用該程序，即可完成解密。

但不幸的是，在解密時，若所給密碼錯誤，則文件將損壞且無法修復……（貌似也可以修復，只不過麻煩了許多）

 

我認爲，如果密碼錯誤時，程序照樣運行，從而導致文件損壞，這是不應該的。當密碼錯誤時，程序應該終止運行而不是繼續動作。

於是，想到將密碼存儲於文件中，並以某種方式標註該文件爲加密文件，需要先給出密碼進行解碼。

於是又了以下程序：

 

先是頭文件：

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #define BUFFSIZE BUFSIZ #define EXTENDSIZE 6 int coded=0; void MainProcess(char path[],char code[]); void IsCoded(char path[]); void Tidy(char code[]); void CodedProcess(FILE *fp,char code[]); void CodeProcess(FILE *fp,char code[]); long CheckCode(FILE *fp,char code[]); long SetCodeInfo(FILE *fp,char code[]); void XorCode(FILE* fp,long repos,long rwpos,char code[]); void ChangeName(char path[]);

 

接着是程序：

 

#include <Fatal.h> #include <testhead.h> /*START：使用XOR加密/解密文件*/ //已加密文件存儲密碼 //密碼長度最多爲BUFFSZIE-1 int main(void) { FILE *fp; char path[BUFFSIZE]; char code[BUFFSIZE]; puts("input the filepath..."); fgets(path,BUFFSIZE,stdin); path[strlen(path)-1]='/0'; fp=fopen(path,"rb+"); if(fp==NULL) { perror(path); exit(EXIT_FAILURE); } fclose(fp); puts("input the code..."); fgets(code,BUFFSIZE,stdin); code[strlen(code)-1]='/0'; MainProcess(path,code); puts("task completed!"); return EXIT_SUCCESS; } /*END*/ /*START：主例程*/ //參數爲文件路徑及所給密碼 void MainProcess(char path[],char code[]) { FILE *fp; IsCoded(path); Tidy(code); fp=fopen(path,"rb+"); if(fp==NULL){ perror(path); exit(EXIT_FAILURE); } if(coded==1) CodedProcess(fp,code); else CodeProcess(fp,code); fclose(fp); ChangeName(path); } /*END*/ /*START：判斷該文件是否已加密*/ void IsCoded(char path[]) { char extend[EXTENDSIZE+1]=".coded"; char *Ppath,*Pextend; Pextend=&extend[EXTENDSIZE]; Ppath=&path[strlen(path)]; while(*--Pextend==*--Ppath) { if(Pextend==extend) break; } if(*Pextend==*Ppath) coded=1; //文件已加密 } /*END*/ /*START：整理密碼數組*/ //密碼長度爲BUFFSIZE void Tidy(char code[]) { unsigned int i,j; j=strlen(code); i=0; while(j<BUFFSIZE) code[j++]=code[i++]; } /*END*/ /*START：解密驅動例程*/ void CodedProcess(FILE *fp,char code[]) { long repos,rwpos; puts("The file was coded..."); repos=CheckCode(fp,code); rewind(fp); rwpos=ftell(fp); XorCode(fp,repos,rwpos,code); } /*END*/ /*START：判斷所給密碼是否正確*/ //若不正確，則退出程序 long CheckCode(FILE *fp,char code[]) { char buff[BUFFSIZE]; register char *p,*q; fread(buff,sizeof(buff[0]),BUFFSIZE,fp); p=buff; q=code; while(*p++==*q++ &&p<=&buff[BUFFSIZE-1]) ; if(p<=&buff[BUFFSIZE-1]) Error("The input code is invalid..."); return ftell(fp); } /*END*/ /*START：加密驅動例程*/ void CodeProcess(FILE *fp,char code[]) { long pos; puts("The file will be coded..."); pos=SetCodeInfo(fp,code); XorCode(fp,pos,pos,code); } /*END*/ /*START：將加密信息寫入文件*/ long SetCodeInfo(FILE *fp,char code[]) { fwrite(code,sizeof(code[0]),BUFFSIZE,fp); return ftell(fp); } /*END*/ /*START：XOR加密/解密*/ void XorCode(FILE* fp,long repos,long rwpos,char code[]) { char buff[BUFFSIZE]; unsigned int i; size_t readnum; fseek(fp,repos,SEEK_SET); while(readnum=fread(buff,sizeof(buff[0]),BUFFSIZE,fp)) { if(readnum==0) break; for(i=0;i<readnum;i++) buff[i]^=code[i]; repos=ftell(fp); fseek(fp,rwpos,SEEK_SET); fwrite(buff,sizeof(buff[0]),readnum,fp); rwpos=ftell(fp); fseek(fp,repos,SEEK_SET); } } /*END*/ /*START：改變文件的名字*/ void ChangeName(char path[]) { char newname[BUFFSIZE+EXTENDSIZE]; char *p; strcpy(newname,path); if(coded==1){ p=strrchr(newname,'.'); *p='/0'; } else strcat(newname,".coded"); if(rename(path,newname)!=0) Error("Failed to change the filename!"); } /*END*/

 

程序相當長啊~~~

第一次寫完以後相當興奮。但是運行以下，卻發現不正確。當我對某文件，如1.abc，加密後，源文件變成1.abc.coded。但對其解密後，卻發現無法運行……這樣，不管如何，只要經過加密的文件都將損壞……

研究了半天，才終於弄明白。是fopen出了問題。在fopen那裏，使用的mode是"rb+"。我原以爲，在解密時，當我把讀寫位置指定以後，從流頭開始寫入的話，就可以把原數據覆蓋，就如同在數組中一樣……但流畢竟不是數組。使用"rb+"時，是不會覆蓋原數據的，而類似於插入……這樣，已加密的文件頭BUFSIZ的密碼信息並沒有被覆蓋以達到刪除的目的，而是被移動到了文件後部。這樣就造成了文件損壞……

（補一句：我測試的是媒體文件，貌似如果是TXT等文件的話，不會損壞，但會多出信息……汗……）

想了半天，沒有想到有什麼函數能讓我從流中刪除部分數據……

 

於是，又改進了上面的程序。

 

chead.h：

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #define BUFFSIZE BUFSIZ #define EXTENDSIZE 6 int coded=0; void MainProcess(char path[],char code[]); void IsCoded(char path[]); void Tidy(char code[]); void GetNewName(char [],char []); void CodedProcess(FILE *,FILE *,char []); void CodeProcess(FILE *,FILE *,char []); void CheckCode(FILE *fp,char code[]); void SetCodeInfo(FILE *fp,char code[]); void XorCode(FILE* fpold,FILE *fpnew,char code[]);

 

cfile.c

 

#include "chead.h" #include <Fatal.h> /*START：使用XOR加密/解密文件*/ int main(void) { FILE *fp; char path[BUFFSIZE]; char code[BUFFSIZE]; puts("input the filepath..."); fgets(path,BUFFSIZE,stdin); path[strlen(path)-1]='/0'; fp=fopen(path,"rb+"); if(fp==NULL) { perror(path); exit(EXIT_FAILURE); } fclose(fp); puts("input the code..."); fgets(code,BUFFSIZE,stdin); code[strlen(code)-1]='/0'; puts("Processing..."); MainProcess(path,code); puts("task completed!"); return EXIT_SUCCESS; } /**END/ /*START：主例程*/ //參數爲文件路徑及所給密碼 void MainProcess(char oldname[],char code[]) { FILE *fpold,*fpnew; char newname[BUFFSIZE+EXTENDSIZE]; IsCoded(oldname); Tidy(code); GetNewName(oldname,newname); fpold=fopen(oldname,"rb+"); //MARK：old文件應被刪除； if(fpold==NULL){ perror(oldname); exit(EXIT_FAILURE); } fpnew=fopen(newname,"wb+"); if(fpnew==NULL) Error("File can't be created!!!"); if(coded==1) CodedProcess(fpold,fpnew,code); else CodeProcess(fpold,fpnew,code); fclose(fpold); fclose(fpnew); remove(oldname); } /*END*/ /*START：判斷該文件是否已加密*/ void IsCoded(char path[]) { char extend[EXTENDSIZE+1]=".coded"; register char *Ppath,*Pextend; Pextend=&extend[EXTENDSIZE]; Ppath=&path[strlen(path)]; while(*--Pextend==*--Ppath) { if(Pextend==extend) break; } if(*Pextend==*Ppath) coded=1; //文件已加密 } /*END*/ /*START：整理密碼數組*/ //密碼長度爲BUFFSIZE void Tidy(char code[]) { unsigned int i,j; j=strlen(code); i=0; while(j<BUFFSIZE) code[j++]=code[i++]; } /*END*/ /*START：改變文件的名字*/ //並打開所傳路徑指向的文件 void GetNewName(char oldname[],char newname[]) { char *p; strcpy(newname,oldname); if(coded==1){ p=strrchr(newname,'.'); *p='/0'; } else strcat(newname,".coded"); } /*END*/ /*START：解密驅動例程*/ void CodedProcess(FILE *fpold,FILE *fpnew,char code[]) { //long repos; //MARK：此處可不可以不使用偏移？ puts("The file was coded..."); CheckCode(fpold,code); XorCode(fpold,fpnew,code); } /*END*/ /*START：判斷所給密碼是否正確*/ //若不正確，則退出程序 void CheckCode(FILE *fp,char code[]) { char buff[BUFFSIZE]; register char *p,*q; fread(buff,sizeof(buff[0]),BUFFSIZE,fp); p=buff; q=code; while(*p++==*q++ &&p<=&buff[BUFFSIZE-1]) ; if(p<=&buff[BUFFSIZE-1]){ Error("The input code is invalid..."); } else puts("The code is correct.../nProcessing..."); } /*END*/ /*START：加密驅動例程*/ void CodeProcess(FILE *fpold,FILE *fpnew,char code[]) { //long pos; //MARK：此處是否可以不使用該語句？ puts("The file will be coded.../nProcessing"); SetCodeInfo(fpnew,code); XorCode(fpold,fpnew,code); } /*END*/ /*START：將加密信息寫入文件*/ void SetCodeInfo(FILE *fp,char code[]) { fwrite(code,sizeof(code[0]),BUFFSIZE,fp); } /*END*/ /*START：XOR加密/解密*/ void XorCode(FILE* fpold,FILE *fpnew,char code[]) { char buff[BUFFSIZE]; unsigned int i; size_t readnum; while(readnum=fread(buff,sizeof(buff[0]),BUFFSIZE,fpold)) { if(readnum==0) break; for(i=0;i<readnum;i++) buff[i]^=code[i]; fwrite(buff,sizeof(buff[0]),readnum,fpnew); } } /*END*/

 

想了半天確實沒有想到有可以刪除部分C流數據的函數，在網上找了下也確實沒有……於是使用了新建文件，將特定內容從舊文件複製至新文件，最後刪除舊文件的方法。

其實，在上面的程序二，其本質也是進行文件複製，不過當時爲了避免使用新的流容器，所以使用了在一個文件中來回定位的方法……這樣反而得不償失，空間是節省了，但時間效率降低了，由於要不停的來回定位，所以文件流的當前位置要來回不停的變動……

在程序三的CheckCode中，將兩個指針聲明爲register，大大的提高了效率。但奇怪的是，我將XorCode中的下標i聲明爲register後，並沒有提高效率，不知道是爲什麼……很想知道，在什麼情況下，將變量聲明爲register會提高效率。。。。。

 

當合法用戶忘記了密碼時候會無法解密該程序。實際上，我認爲加密只是用於防範非法用戶的，對合法用戶來說，應該能不需要記住密碼就可以進行解密。。。。

慶幸的是，由於該加密算法簡單，因此可以滿足這一點。如果是合法用戶，則使用下面的程序來解密，這樣就無需記住密碼……

 

chead.h

 

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <Fatal.h> #define BUFFSIZE BUFSIZ #define EXTENDSIZE 6 void MainProcess(char path[]); void GetNewName(char [],char []); void CodedProcess(FILE *,FILE *); void XorCode(FILE* fpold,FILE *fpnew);

 

cfile.c

 

#include "chead.h" /*START：使用XOR進行解密*/ //無需給出密碼 int main(void) { FILE *fp; char path[BUFFSIZE]; puts("input the filepath..."); fgets(path,BUFFSIZE,stdin); path[strlen(path)-1]='/0'; fp=fopen(path,"rb+"); if(fp==NULL) { perror(path); exit(EXIT_FAILURE); } fclose(fp); puts("Processing..."); MainProcess(path); puts("task completed!"); return EXIT_SUCCESS; } /*END*/ /*START：主例程*/ void MainProcess(char oldname[]) { FILE *fpold,*fpnew; char newname[BUFFSIZE+EXTENDSIZE]; GetNewName(oldname,newname); fpold=fopen(oldname,"rb+"); //MARK：old文件應被刪除； if(fpold==NULL){ perror(oldname); exit(EXIT_FAILURE); } fpnew=fopen(newname,"wb+"); if(fpnew==NULL) Error("File can't be created!!!"); CodedProcess(fpold,fpnew); fclose(fpnew); fclose(fpold); remove(oldname); } /*END*/ /*START：改變文件的名字*/ //並打開所傳路徑指向的文件 void GetNewName(char oldname[],char newname[]) { char *p; strcpy(newname,oldname); p=strrchr(newname,'.'); *p='/0'; } /*END*/ /*START：解密驅動例程*/ void CodedProcess(FILE *fpold,FILE *fpnew) { XorCode(fpold,fpnew); } /*END*/ /*START：XOR加密/解密*/ void XorCode(FILE* fpold,FILE *fpnew) { char buff[BUFFSIZE]; char code[BUFFSIZE]; unsigned int i; size_t readnum; fread(code,sizeof(code[0]),BUFFSIZE,fpold); while(readnum=fread(buff,sizeof(buff[0]),BUFFSIZE,fpold)) { if(readnum==0) break; for(i=0;i<readnum;i++) buff[i]^=code[i]; fwrite(buff,sizeof(buff[0]),readnum,fpnew); } } /*END*/

 

加密和解密實在是個很有趣的話題，以後有時間了再仔細研究吧。