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java - java中的一次性加密

问题描述

我在java中创建了一次性加密，但我有两个问题是：

  1. 在加密中，我怎样才能使密钥的大小根据明文的大小灵活并随机生成，例如，明文的大小是 4 个字母，所以数组密钥的大小必须是 32 位，因为每个字母有8位。

  2. 在解密中，我如何以二进制形式读取文件和这两个文件，然后在它们之间进行异或，然后将其打印为 ASCLL 形式。

我的代码：

public class onetimepad {

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        int[] key = generate8BitKey();

        Scanner in = new Scanner(System.in);
        System.out.println(" One Time Pad encryption and decryption ");
        System.out.println(" For encryption Enter 1 ");
        System.out.println(" For decryption Enter 2 ");
        System.out.println(" Exit Enter 3 ");
        int a = in.nextInt();

        switch (a) {
            case 1:

                File input = new File("message.txt");
                Scanner sc = new Scanner(input);
                String msg = sc.nextLine();
                System.out.println("Key:    ");

                //Write the Key in file.
                PrintWriter writer2 = new PrintWriter("Output.txt", "UTF-8");
                writer2.println("------ Key ------- ");
                for (int i : key) {

                    System.out.print(key[i]);
                    writer2.print(key[i]);

                }
                writer2.close();

                System.out.println();
                String ciphertext = encrypt(msg, key);
                System.out.println("Encrypted Message: " + ciphertext);
                 break;
            case 2:
                 File input2 = new File("ciphertext.txt");
                Scanner sc2 = new Scanner(input2);
                String msg2 = sc2.nextLine();
                File input3 = new File("Key.txt");
                Scanner sc3 = new Scanner(input3);
                String msg3 = sc2.nextLine();


                 System.out.println("Decrypted Message: " + decrypt(msg3, key));
                break;
            default:
        }

    }// End the main.

    //------------------- Methods.
    public static String encrypt(String msg, int[] key) {
        int[] binmsg = stringToBinary(msg);
        int[] result = xor(binmsg, repeatArray(key, msg.length()));
        String r = "";
        for (int i : result) {
            r += (char) (result[i] + '0');
        }

        return r;
    }

    //---------------------
    public static String decrypt(String ciphertext, int[] key) {
        int[] bin = new int[ciphertext.length()];
        for (int i = 0; i < ciphertext.length(); i++) {
            bin[i] = ciphertext.charAt(i) - '0';
        }
       int[] result = xor(bin, repeatArray(key, bin.length / 8));
        return binaryToString(result);
    }

    //---------------------
    public static int[] stringToBinary(String msg) {
        int[] result = new int[msg.length() * 8];
        for (int i = 0; i < msg.length(); i++) {
            String bin = Integer.toBinaryString((int) msg.charAt(i));
            while (bin.length() < 8) {
                bin = "0" + bin;
            }
            for (int j = 0; j < bin.length(); j++) {
                result[i * 8 + j] = bin.charAt(j) - '0';
            }
        }
        return result;
    }

    //---------------------
    public static String binaryToString(int[] bin) {
        String result = "";
        for (int i = 0; i < bin.length / 8; i++) {
            String c = "";
            for (int j = 0; j < 8; j++) {
                c += (char) (bin[i * 8 + j] + '0');
            }
            result += (char) Integer.parseInt(c, 2);
        }
        return result;
    }

    //---------------------
    public static int[] generate8BitKey() {
        int[] key = new int[8];
        for (int i = 0; i < 8; i++) {
            SecureRandom sr = new SecureRandom();
            key[i] = sr.nextInt(2);
        }
        return key;
    }

    //---------------------
    public static int[] xor(int[] a, int[] b) {
        int[] result = new int[a.length];
        for (int i = 0; i < a.length; i++) {
            result[i] = a[i] == b[i] ? 0 : 1;
        }
        return result;
    }

   //---------------------
   public static int[] repeatArray(int[] a, int n) {
        int[] result = new int[a.length * n];
        for (int i = 0; i < result.length; i++) {
            result[i] = a[i % a.length];  // mod 
        }
        return result;
    }

}

标签： javaarrayslistencryptionrandom

解决方案

首先 - 尝试重写您的应用程序以使用正确的数据类型，这意味着您将byte[]使用位作为位来处理类型。然后很容易读、写、异或、编码、解码。没有它，很少有人会尝试理解你自己的结构。所以我会进一步假设你会这样做。

接下来 - 实现自己的编码操作（例如 stringToBinary）确实没有意义，寻找将数据编码为十六进制或 base64 的简单方法。对于 Hex 你可以使用org.apache.commons.codec.binary.Hex，对于 Base64 你已经有java.util.Base64课了。对于您和任何愿意提供帮助的人来说，它将更具可读性

在加密中，我怎样才能使密钥的大小根据明文的大小灵活并随机生成，例如，明文的大小是 4 个字母，所以数组密钥的大小必须是 32 位，因为每个字母有8位。

假设您最终重写了您的应用程序以处理字节数组，您可以编写

SecureRandom sr = new SecureRandom();
byte[] keyBytes = new bytes[4];
sr.nextBytes (keyBytes);

这将生成 4 个具有高熵的字节。但是 - 整个方法存在问题：

  • 要解密数据，您需要存储消息长度的密钥，并且您只能在一条消息中使用该密钥一次（这是一次性键盘的功能）。

  • 想象一下，您有更长的消息，比如说 - 以千字节为单位。SecureRandom 生成任意（更长）长度的密钥可能非常慢，或者它可能生成的不是真正的随机数据。长话短说——这就是为什么使用 PRNG（我经常看到 ChaCha 或 Salsa20 流密码用作 PRNG）从初始密钥生成任意长度的随机数据。

在解密中，我如何以二进制形式读取文件和这两个文件，然后在它们之间进行异或，然后将其打印为 ASCLL 形式。

一旦你重写你的应用程序以使用byte[]类型，那么（正如 Maarten 已经评论过的那样）你可以使用 FileInputStream 和 FileOutputStream （并且很容易 XOR bytes a ^ b）

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