信息加密與隱藏工具的設(shè)計與實現(xiàn)—計算機(論文)(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 密鑰能夠公開，即陌生者能用加密密鑰加密信息，但只有用相應(yīng)的解密密鑰才能解密信息。在這些系統(tǒng)中，加密密鑰叫做公開密鑰（簡稱公鑰），解密密鑰叫做私人密鑰（簡稱私鑰）。私人密鑰有時也叫秘密密鑰。為了避免與對稱算法混淆，此處不用秘密密鑰這個名字。 用公開密鑰 K 加密表示為： EK(M) =C 雖然公開密鑰和私人密鑰是不同的，但用相應(yīng)的私人密鑰解密可表示為： DK(C)=M 有時消息用私人密鑰加密而用公開密鑰解密 ，盡管可能產(chǎn)生混淆，但這些運算可分別表示為 ： EK(M)=C DK(C)=M 當(dāng)前的公開密碼算法的速度，比起對稱密碼算法，要慢的多 ， 這使得公開密碼算法在大數(shù)據(jù)量的加密中應(yīng)用有限。 非對稱加密的優(yōu)點在于用戶不必記憶大量的提前商定好的密鑰，因為發(fā)送方和接收方事先根本不必商定密鑰，發(fā)放方只要可以得到可靠的接收方的公開密鑰就可以給他發(fā)送信息了，而且即使雙方根本互不相識。但為了保證可靠性，非對稱加密算法需要一種與之相配合使用的公開密鑰管理機制，這種公開密鑰管理機制還要解決其他一些公開密鑰所帶來的問題。常用的非對稱加密算法有 RSA 等。 4 實現(xiàn)一個 信息加密與隱藏工具 設(shè)計思路 界面設(shè)計思路 本設(shè)計 根據(jù)前面理論的分析， 從 信息加密 與 隱藏 兩 個主要方面 著手，將兩 大塊 分開進行獨立設(shè)計，做成不同的功能界面，每部分功能又都分別包括了對文本文件和圖片文件的操作。 為了方便操作與演示，因此在界面設(shè)計上不用很復(fù)雜，只需要用有限的幾個控件來實現(xiàn)不同的功能，通過某個控件選擇不同的文件，再通過相應(yīng)的按鈕對所選文件進行 不同操作 。 信息加密設(shè)計 思路 在實現(xiàn)對文本文件的 加密與解密 時，將文件內(nèi)容固定為非中文字符，即常用的 ASCII 字符，并采用對稱加密算法來實現(xiàn)，算法選擇用自己編寫的簡單的位操作算法，且將密鑰固定為 已知值。 信息隱藏設(shè)計 思路 在實現(xiàn)對圖片文件的 信息隱藏與提取 時，采用基于數(shù)字水印的技術(shù)，圖片格式固定為 .BMP 格式的文件， 隱藏 的過程就是通過在所選的圖片中嵌入其他的圖片，并在圖片中加入特殊的信息，而驗證的過程就是對圖片中的特殊信息進行提取，如果包含有特殊信息，則說明已對文件 進行信息隱藏 ，驗證成功后將隱藏在載體文件中的圖片信息顯示出來。 設(shè)計 流程 信息加密流程 文本文件的內(nèi)容是由可見 ASCII 字符組成，每個 ASCII 字符都有對應(yīng)的字符值，在對其進行加密時，可采用對稱加密算法，對每個字符值進行某一范圍內(nèi)的規(guī)律變 換，變換后字符顯示會與原先的字符不一樣，如此循環(huán)的對每個字符進行相同操作，就可將明文信息變換成密文信息，最后將密文信息附加到明文信息結(jié)尾部分，生成一個新的文本文件，接著再次將整個文本文件進行加密，為的是在信息的傳輸中，保護信息。 詳細(xì)的步驟如下： 1．選擇所要 加密 的文本文件； 2．用對稱加密算法對文本文件進行加密，生成 附加信息 ； 3．將已經(jīng)生成的 附加信息添加 到原明文文件后，重新生成一個新的文本文件； 4．再次對新的文本文件進行加密； 5．將整個加密文件保存保存； 信息隱藏流程 本設(shè)計中的信息隱藏主要是針對 圖片文件，即在一張圖片中隱藏另外一張圖片信息，圖片文件的格式為 .BMP 格式， 圖片文件的度量單位是 由 像素點構(gòu)成，許多不同顏色值的像素點組合在一起就可以構(gòu)成一張圖片，在對圖片文件進行 操作 時就是以像素點為基本單位進行操作，將 圖片 信息隱藏在像素點中，像素點是由 8 位二進制值組成，只要將信息隱藏到二進制中就可以，最后為了使驗證方便，在對前幾個像素點的值進行規(guī)律變化，而對整張圖片的顯示無大的影響。 詳細(xì)的步驟如下： 1．選擇所要 隱藏 的圖片文件； 2．提取每個像素點的信息值； 3．獲取信息圖片的像素點信息值，并將其隱藏的載 體圖片中； 4．生成新的圖片，將前幾個像素點進行變換； 5．保存整個圖片文件； 信息解密流程 加密后的文本文件是由兩部分組成的，一是原明文信息，二是消息摘要，并且兩部分組合在一起加密后構(gòu)成加密文件，在進行解密時，需要將兩部現(xiàn)分開，這就先要解密，由于消息摘要的長度和明文信息的長度是相同的，這就便于提取，之后將獲取到的明文信息值用相同的加密算法進行加密，加密后的信息于消息摘要進行比較，如果相同，則說明解密成功。 詳細(xì)的步驟如下： 1．選擇所要 解密 的文本文件； 2．對文件解密，從中提取明文信息和 附加信息 ； 3． 對明文信息加密，得到另一 附加信息 ； 4．將兩個 附加信息 進行比較； 5．相同，則說明 信息在傳輸中沒有被改變 ，否則不然； 隱藏信息提取流程 對圖片文件的信息提取如同對其進行隱藏一樣，只需要涉及到對像素點值的操作，首先要對圖片的前幾個像素點進行提取，驗證其是否按照隱藏時的規(guī)律排列，如是，則說明有隱藏信息，接著，將隱藏到載體圖片像素點中的信息通過位操作變換出來，使其為顯示圖片的像素點。 詳細(xì)步驟如下： 1．選擇所要 提取隱藏信息 的圖片文件； 2．提取前幾個像素點，驗證其是否按照 隱藏 規(guī)律排列； 3．驗證成功時，變換圖 片的每個像素點 值 ； 4．將隱藏的圖片信息顯示出來； 設(shè)計 前言 設(shè)計工具 本次設(shè)計采用的是微軟的 .NET 2021 開發(fā)平臺，用 語言進行設(shè)計，由于 是可視化的開發(fā)工具，且又是面向?qū)ο蟮恼Z言， 對于界面的設(shè)計相當(dāng)方便和上手，而且語言中封裝的函數(shù)可提供所需的功能作用，使得本次設(shè)計在程序結(jié)構(gòu)上清晰而且規(guī)范。 已有設(shè)計條件 首先對 有系統(tǒng)的學(xué)習(xí)過，熟悉其語法規(guī)則，了解該程序語言的特點，在平時的學(xué)習(xí)中，曾經(jīng)設(shè)計過簡單的應(yīng)用軟件，具有一定的開發(fā)經(jīng)驗，因此，在本次畢業(yè)設(shè)計中，能夠按照規(guī)范的軟件設(shè) 計流程，參照已有知識，根據(jù)要求設(shè)計出符合目標(biāo)的成果出來。 另外，在設(shè)計中，對存在的問題，可在指導(dǎo)老師的指點下，對問題進行分析，并且提出可行的解決方案，及時修改程序的問題，對程序進行測試，盡可能的完善本設(shè)計。 設(shè)計目的 本文描述了一個信息加密與隱藏工具的設(shè)計和實現(xiàn)，先從理論上進行總體闡述，接著對功能的實現(xiàn)進行具體的分析和設(shè)計，從安全性的角度來說，本設(shè)計成果不適合用于實際生活中，但從教學(xué)的角度來考慮，通過課堂上的演示，可使學(xué)生更好理解這方面的知識原理，增強教學(xué)效果。 信息加密與隱藏 設(shè)計過程分析 信息加密 本功能 的設(shè)計是用對稱加密算法件來實現(xiàn)對文本文件的 加密 ，文本文件是指TXT 格式的文件，由于算法上的限制，文件的內(nèi)容除去了中文字符，操作 的是ASCII 字符，每個字符只占用一個字節(jié)的空間，這樣便于 處理 。 首先，選擇文件格式，并選擇所操作的文件，相應(yīng)的代碼實現(xiàn)如下： = 所有文 件 (*.*)|*.*|文本文件 (*.text)|(*.text) Result = () If Result = And Len () 0 Then = str = If = True Then = True = True = False = 文本 FileOpen (1， str， ) text = LineInput (1) = False = text mstr = text FileClose (1) ElseIf = True Then = False = 隱藏 圖片 = True = True = = False = (str) Else : MsgBox(請選擇文件格式 ) End If End If 文件選定后，文件的內(nèi)容就可以一通過 LineInput()函數(shù)提取出來并顯示到控見上，然后再惦記 加密 按扭，實現(xiàn)對文件的 加密 ，這個過程包括了生成消息文摘，并將消息文摘附加到原文件之后，組成一個新的文件，為 了不讓外界看到文件的具體內(nèi)容，必須對新組合的文件再進行依次加密。工作完成之后，系統(tǒng)會提示用戶進行接下來的操作。 加密 時用的加密算法與生成消息摘要的算法使用同一算法，在使用算法之前，為了是字符變換之后不超出可視 ASCII 字符集，首先要定義幾個數(shù)值，用于恢復(fù)，如下： Const MIN_ASC = 32 39。 Space. Const MAX_ASC = 126 39。 ~. Const NUM_ASC = MAX_ASC MIN_ASC + 1 加密算法主要實現(xiàn)代碼為 ： Public Function strEncrypt(ByVal from_text As String， ByVal password As String) As String Dim i As Integer Dim ch As Integer offset = NumericPassword(password) Rnd(1) Randomize(offset) str_len = Len(from_text) For i = 1 To str_len ch = Asc(Mid$(from_text， i， 1)) If ch = MIN_ASC And ch = MAX_ASC Then ch = chMIN_ASC Offset = Int ((NUM_ASC +1) * Rnd ()) ch = ((ch + offset) Mod NUM_ASC) ch = ch + MIN_ASC strEncrypt = strEncrypt amp。 Chr (ch) End If Next i End Function Public Function NumericPassword (ByVal password As String) As Long Dim value As Long Dim ch As Long Dim shift1 As Long str_len = Len(password) For i = 1 To str_len ch = Asc(Mid$(password， i， 1)) value = value Xor (ch * 2 ^ shift1) value = value Xor (ch * 2 ^ shift2) shift1 = (shift1 + 7) Mod 19 shift2 = (shift2 + 13) Mod 23 Next i NumericPassword = value End Function 在以上的算法 中用到了隨即生成位移量值的函數(shù) NumericPassword()。 其中 password 為程序中指定的密鑰 “ 123456” 。 經(jīng)過上述運算之后，生成 加密 文件，它的內(nèi)容會顯示在控件 中，此時的內(nèi)容在外界看來是無法獲取到 真實內(nèi)容的，而且文件的長度是原明文文件長度的兩倍，因為該算法只是改變字符的 ASCII 值，并不會增加文件的長度。 為了在 解密 驗證時使用，必須將 加密 文件的內(nèi)容保存下來，點擊保存按扭，文件回保存到默認(rèn)的盤符下 。 加密 算法的流程如下圖 1： 圖 1 文本信息加密過程 上述對文本文件 加密 時，用的是對稱加密算法，而實際中 多 用的是非對稱加密算法，用發(fā)送方的公鑰進行 加密 ，驗證 解密 時用的是私鑰，這樣做安全性會更高，且實際應(yīng)用價值更廣 。 信息隱藏 圖片文件由于不同于文本文件，對其 進行信息隱藏 可 參考 數(shù)字水印技術(shù)，數(shù)字水印（ Digital Watermark）技術(shù)是將與多媒體內(nèi)容相關(guān)或不相關(guān)的一些標(biāo)示信息直接嵌入多媒體內(nèi)容當(dāng)中，但不影響原內(nèi)容的使用價值，并不容易被人的知覺系統(tǒng)覺察或注意到