件进行加密操作的窗体应用程序。经过加密的文件以及密钥文件都是文本文件。本文首先给出关键类类图整个应用程序的结构描述文档，然后对关键模块流程图详细的接口文档进行阐述，并给出关键的实现代码，最后对应用程序进行测试，对测试结果进行分析研究，进而对应用程序进行改进，对关键算法进行尽可能的优化，最终得到个在运行的可以用指定密钥对任意文件进行加密并可解密的完整应用程序，和些相关的可移植组件。关键词文件加密费马定理引言课题背景算法介绍与应用现状应用于文件加密的分析文件加密使用的可行性文件加密使用的意义文件加密软件的设计与实现需求分析与总体设计功能分析工程方案选择各部分的设计与开发实现加密算法的核心类库封装核心类库的组件引用的类与实现文件操作功能的窗体应用程序,软件整体测试与分析改进编写测试各项性能需要的精确计时类测试数据与分析改进密钥生成测试数据输入输出测试加密解密测试结论参考文献附录致谢声明第页共页引言课题背景公钥加密算法是第个既能用于数据加密也能用于数字签名的算法。它易于理解和操作，也十分流行。算法的名字以发明者的姓氏首字母命名，和。虽然自年提出以来，的安全性直未能得到理论上的证明，但它经历了各种攻击，至今年未被完全攻破。随着越来越多的商业应用和标准化工作，已经成为最具代表性的公钥加密技术。等公司协力制定的安全电子交易标准，就采用了标准算法，这使得在我们的生活中几乎无处不在。网上交易加密连接网上银行身份验证各种信用卡使用的数字证书智能移动电话和存储卡的验证功能芯片等，大多数使用技术。当今公钥加密更广泛应用于互联网身份认证，本课题将公钥加密算法应用于小型文件加密。将任意文件加密成文本的解决方案，使其使用更加灵活。整个工程的分层设计，给引用移植和后续开发带来便利。算法介绍与应用现状算法可以简单叙述如下取素数令取与互素的整数，由方程解出，二元组，作为公开密钥，二元组，作为私有密钥，附录中给出了证明公开密钥加密算法自世纪年代提出以来，已经得到了广泛认可和应用。发展至今，电子安全领域的各方面已经形成了较为完备的国际规范。作为最重要的公开密钥算法，在各领域的应用数不胜数。在硬件方面，以技术成熟的应用于各种消费类电子产品。在软件方面的应用，主要集中在上。加密连接数字签名和数字证书的核心算法广泛使用。日常应用中，有比较著名的工具包是个安全传输协议，在上进行数据保护和身份确认。是个开放源代码的实现了及相关加密技术的软第页共页件包，由加拿大的等发起编写的。相关详细介绍见。应用实现签名和密钥交换，已经在各种操作系统得到非常广泛的应用。另外，家喻户晓的浏览器，自然也实现了协议，集成了使用技术的加密功能，结合和，主要用于数字证书和数字签名，对于习惯于使用网上购物和网上银行的用户来说，几乎天天都在使用技术。应用于文件加密的分析文件加密使用的可行性通过节的论述，不难看出当今的应用多在于数字签名和证书等方面。之所以只应用于这些短小数据的加密解密，是因为算法加密极慢，速度是对称密钥加密速度的千分之左右。正是因为这样，把应用于普通文件加密的想法直被忽略。通常文件被想象成大数据块，但是实际上在日常应用中，有些极其重要的文本资料是并不太大的，比如因担心遗忘而用普通文本记录的银行帐号和密码不应被陌生人知道的重要电话号码几千字节大的重要小图片等。虽然加密运算的速度十分慢，但是在性能越来越好的今天，对于几千字节的数据进行次几百位密钥的加密，所消耗的时间应该是可以接受的。下面结合大数运算程序的调试，从理论上简单的分析消耗时间。在台普通配置的机上对个整数进行幂模运算，因为公开密钥的通常取的较小，所以指数取个小整数，比如，模个字节长的整数位十六进制，大数单元以线性组方式实现，对应到算法中，这相当于约的，调试个函数测试，按初等数论中的知识对程序进行算法优化，最终在台配置为，外频，物理内存的上测试需要约毫秒时间。如果按这种速度，逐字节对的数据进行同样的运算，所消耗的时间理论上为毫秒的倍即约秒。这个时间并不是非常长。其实从个简单的角度来说，既然用于数字签名可行，那就完全可以用于同样大小的普通文件。对于较大的文件，如果分成与数字签名同样大小的段这里假设数字签名较短，不分段次计算加密完成，分开的各段逐进行加密运算，那所需要的时间也只是按文件大小线性的增长。通常数字签名为几十字节，加密运算并不需要很长的等待，这就说明对于几百字节或两字节大小的文件来说，如果进行加密，并不会是非常漫长的工作。当然，如果文件更大，加密就显得十分漫长了。比如按前面叙述的毫秒大数运算程序推理，加密字节大小的文件需要约天的时间。所以，要在普通用几百位以上的长密钥第页共页加密文件，文件不能过大，般可以接受的上限是几。如果要在较短时间内加密大文件，需要缩短密钥长度以减小运算量，这将带来安全性隐患。本文的第章将根据实际调试好的软件，测试给出具体的时间消耗数据。例如，在台配置为，外频，物理内存的上测试实现的软件，以的逐字节加密个大小的文件需要秒。通常记录如银行帐号密码等重要数据的文本文件大小不足百字节，加密只需要数秒钟。所以对于小型文件，进行较长密钥的加密是完全可行的。文件加密使用的意义如节所述，小型文件加密可以使用。比如，因担心遗忘而用普通文本记录的银行帐号和密码不应被陌生人知道的重要电话号码几千字节大的重要小图片等。可行的方法未必是必要的，本小节讨论何种文件适合用非对称密钥加密，即加密文件的意义所在。对于前面叙述的带有重要信息的小型文本和二进制数据的维护，如果不加密，将无法放心的保存在计算机上，尤其是连网的或机房里的公共计算机。如果借助功能强大的大型多用户数据保护程序维护几个小型文件，显得十分烦琐，好比杀鸡用牛刀。如果采用对称密钥加密，即加密解密的密钥相同，只适合部分情况。在些情况下，使用对称密钥加密文件，交流使用不够方便。比如，张三由于种原因，需要将自己的个文件在公共计算机上留给李四，而不希望别人看到内容。如果采用对称密钥加密，张三和李四提前约好个密码就可以。但是如果张三想要在同台公共计算机上再留个秘密文件给王五，而不希望别人看到，就要和王五另外约定个密码。如果需要在这台公共计算机上留十个文件给不同的人，自己就要记和十个人约定好的密码，这样以来交流起来不够方便，因为对于张三，要自己维护太多的密钥。非对称密钥公开密钥方式恰好解决这样的问题。只要大家都在这台计算机或这台计算机可以访问到的地方，留下自己的公开密钥，切就变的容易解决了。张三要留给李四的文件，就用李四的公开密钥加密，要留给王五的文件，就用王五的公开密钥加密。李四和王五只要把留给自己的文件用自己的私有密钥解密，就可以得到留给自己的文件了。显然，非对称密钥体制更适合多用户交流，而将这种加密方式直接应用于文件加密，使我们在公开场合的交流更加灵活方便。综上所述，使用前面叙述的方式加密文件有两点重要意义应用非对称密钥加密任意文件，使非对称密钥的应用不仅仅局限于互联网络。非对称加密后的数据变换成文本，使得我们可以通过几乎任何方式安全传递任意文件，比如在只有的环境使用方式。第页共页文件加密软件的设计与实现需求分析与总体设计功能分析经过节的论述，我们可以将对软件的要求总结如下可以按要求的位数生成非对称密钥。可以用指定密钥以算法加密任意个文件，加密生成的数据为纯文本。可以装载加密过的文件，并用指定的密钥解密还原出原文件。④提示信息完整操作舒适图形界面雅观按上述描述，给出和如图。图本项目的和根据以上分析，般来说，需要进行编码的程序有密钥生成加密解密任意文件的读取④各环节必要的数据编码转换图形操作界面。工程方案选择综合考虑复用性可维护性和执行效率。本方案选择开发实现。第页共页各部分的设计与开发实现加密算法的核心类库大数存储和四则运算根据算法的要求，为了实现大数的各种复杂运算，需要首先实现大数存储和基本四则运算的功能。当今开源的大数运算类有很多，多用于数学分析天文计算等，本文选用了个流行的大数类型，并针对算法和本项目的具体需要对其进行了扩充和改进。下面简单介绍大数存储和四则运算的实现原理。最先完成的功能是大数的存储，存储功能由类提供。和普通的类型样，每个大数对应个的实例。类中，用个无符号整数指针指向块内存空间的首地址，这块内存空间用来存储个大数，所以可以说，大数是被存储在个以为单元的线性组中。在方法中通过的来给开辟空间，当的实例中被存入比当前存储的数更大的数时，就会调用来增加存储空间，但是当的实例中被存入比当前存储的数更小的数时，存储空间并不会自动紧缩，这是为了在运算的时候提高执行效率。结合指针，有两个重要的无符号整数来控制存储，和，是被分配空间的单元数，随数字变大不断增大，不会自己紧缩，而是当前存储的大数所占的单元数，组成个大数的各单元的存入和读出由方法完成，变量是只读的。类型在位机是位的，所以对于这个大数类来说，每个大数最大可以达到个字节长，这已经超过了位机通常的最大内存容量，所以是足够进行所需要的各种运算的。图形象的说明了大数存储类对大数的管理。图对大数的管理在的存储功能基础上，将其派生，得到，在中实现四则运算函数，并实现强制转换运算符