基于XOR的加密程序

以下程序实现对文件加密。使用了最简单的XOR来完成。最近才知道，使用位运算的C编程称之为：低级程序设计……汗，此“低级”非彼“低级”……

首先是最简单的XOR加密实现。

以下代码：

 

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #define BUFFSIZE BUFSIZ /*START：使用XOR进行按位文件加密*/ //用户需保证所给密码正确，否则源文件将损坏 //密码长度最多为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：整理密码数组*/ //使之长度为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/解密主进程*/ 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*/

 

该程序是最简单的版本。对某一文件调用该程序，并给出密码，即能完成编程。所给密码和文件路径最长为BUFSIZ。若对某一已加密文件使用该程序，即可完成解密。

但不幸的是，在解密时，若所给密码错误，则文件将损坏且无法修复……（貌似也可以修复，只不过麻烦了许多）

 

我认为，如果密码错误时，程序照样运行，从而导致文件损坏，这是不应该的。当密码错误时，程序应该终止运行而不是继续动作。

于是，想到将密码存储于文件中，并以某种方式标注该文件为加密文件，需要先给出密码进行解码。

于是又了以下程序：

 

先是头文件：

#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*/ //已加密文件存储密码 //密码长度最多为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*/ //参数为文件路径及所给密码 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：判断该文件是否已加密*/ 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：整理密码数组*/ //密码长度为BUFFSIZE void Tidy(char code[]) { unsigned int i,j; j=strlen(code); i=0; while(j<BUFFSIZE) code[j++]=code[i++]; } /*END*/ /*START：解密驱动例程*/ 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：判断所给密码是否正确*/ //若不正确，则退出程序 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：加密驱动例程*/ 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：将加密信息写入文件*/ 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：改变文件的名字*/ 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*/

 

程序相当长啊~~~

第一次写完以后相当兴奋。但是运行以下，却发现不正确。当我对某文件，如1.abc，加密后，源文件变成1.abc.coded。但对其解密后，却发现无法运行……这样，不管如何，只要经过加密的文件都将损坏……

研究了半天，才终于弄明白。是fopen出了问题。在fopen那里，使用的mode是"rb+"。我原以为，在解密时，当我把读写位置指定以后，从流头开始写入的话，就可以把原数据覆盖，就如同在数组中一样……但流毕竟不是数组。使用"rb+"时，是不会覆盖原数据的，而类似于插入……这样，已加密的文件头BUFSIZ的密码信息并没有被覆盖以达到删除的目的，而是被移动到了文件后部。这样就造成了文件损坏……

（补一句：我测试的是媒体文件，貌似如果是TXT等文件的话，不会损坏，但会多出信息……汗……）

想了半天，没有想到有什么函数能让我从流中删除部分数据……

 

于是，又改进了上面的程序。

 

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*/ //参数为文件路径及所给密码 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文件应被删除； 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：判断该文件是否已加密*/ 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：整理密码数组*/ //密码长度为BUFFSIZE void Tidy(char code[]) { unsigned int i,j; j=strlen(code); i=0; while(j<BUFFSIZE) code[j++]=code[i++]; } /*END*/ /*START：改变文件的名字*/ //并打开所传路径指向的文件 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：解密驱动例程*/ void CodedProcess(FILE *fpold,FILE *fpnew,char code[]) { //long repos; //MARK：此处可不可以不使用偏移？ puts("The file was coded..."); CheckCode(fpold,code); XorCode(fpold,fpnew,code); } /*END*/ /*START：判断所给密码是否正确*/ //若不正确，则退出程序 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：加密驱动例程*/ void CodeProcess(FILE *fpold,FILE *fpnew,char code[]) { //long pos; //MARK：此处是否可以不使用该语句？ puts("The file will be coded.../nProcessing"); SetCodeInfo(fpnew,code); XorCode(fpold,fpnew,code); } /*END*/ /*START：将加密信息写入文件*/ 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*/

 

想了半天确实没有想到有可以删除部分C流数据的函数，在网上找了下也确实没有……于是使用了新建文件，将特定内容从旧文件复制至新文件，最后删除旧文件的方法。

其实，在上面的程序二，其本质也是进行文件复制，不过当时为了避免使用新的流容器，所以使用了在一个文件中来回定位的方法……这样反而得不偿失，空间是节省了，但时间效率降低了，由于要不停的来回定位，所以文件流的当前位置要来回不停的变动……

在程序三的CheckCode中，将两个指针声明为register，大大的提高了效率。但奇怪的是，我将XorCode中的下标i声明为register后，并没有提高效率，不知道是为什么……很想知道，在什么情况下，将变量声明为register会提高效率。。。。。

 

当合法用户忘记了密码时候会无法解密该程序。实际上，我认为加密只是用于防范非法用户的，对合法用户来说，应该能不需要记住密码就可以进行解密。。。。

庆幸的是，由于该加密算法简单，因此可以满足这一点。如果是合法用户，则使用下面的程序来解密，这样就无需记住密码……

 

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进行解密*/ //无需给出密码 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文件应被删除； 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：改变文件的名字*/ //并打开所传路径指向的文件 void GetNewName(char oldname[],char newname[]) { char *p; strcpy(newname,oldname); p=strrchr(newname,'.'); *p='/0'; } /*END*/ /*START：解密驱动例程*/ 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*/

 

加密和解密实在是个很有趣的话题，以后有时间了再仔细研究吧。