文件加密系统课程设计.doc

程序设计综合课程设计报告
仲恺农业工程学院
课 程 设 计

文件加密

姓 名 孙浩斌
院（系） 信息科学与技术学院
专业年级 计算机132
学 号 201320244207
指导教师 罗慧慧
职 称 学生
起止时间 2015-6-15至2015-6-24

仲恺农业工程学院教务处制

目录
一.课程设计目的和要求 2
1.1设计目的 2
1.2设计要求 2
1.3设计意义 3
二．课程设计任务内容 3
2.1 背景 3
2.2 功能需求 3
三．模块设计 4
3.1 系统模块 4
3.2主函数流程图 5
3.3 函数流程图 6
3.3.1 加密函数流程图 6
3.3.2解密函数流程图 7
3.3.3显示函数流程图 8
3.3.4 统计单词流程图 9
四．软件使用说明 10
4.1进入界面 10
4.2加密文件 11
4.3解密文件 11
4.4显示文件 13
4.5统计单词个数 13
五．课程设计心得与体会 14
5.1 关于对程序编写的心得 14
5.2 对于课程设计的心得体会 14
附录1：参考文献 15
附录2：程序代码 15

一.课程设计目的和要求
1.1设计目的
有时我们有些资料不希望别人看到，最常用的方法就是加密。对给定的相关文件进行加密可以对文件进行保护，可以防止某些重要信息不被别人所知道甚至窃取。对文件起到保护作用，可以方便用户使用某些只有自己能知道的信息，能够安全保护文件的相关内容几信息不被外流。随着信息社会的到来，人们在享受信息资源所带来的巨大的利益的同时，也面临着信息安全的严峻考验。信息安全已经成为世界性的现实问题，信息安全问题已威胁到国家的政治、经济、军事、文化、意识形态等领域，同时，信息安全问题也是人们能否保护自己的个人隐私的关键。信息安全是社会稳定安全的必要前提条件。通过课程设计，使学生了解高级程序设计语言的结构，逐渐培养学生的编程能力、用计算机解决实际问题的能力,掌握基本的程序设计过程和技巧，掌握基本的分析问题和利用计算机求解问题的能力，具备初步的高级语言程序设计能力。为后续各门计算机课程的学习和毕业设计打下坚实基础。
程序设计的主要任务是要求学生遵循软件开发过程的基本规范，运用结构化程序设计的方法，按照课程设计的题目要求，分析、设计、编写、调试和测试程序及编写设计报告。
本课程设计的目标：
1. 巩固《高级语言程序设计》课程学习的内容和加深学生对基本知识的理解和掌握。
2. 掌握编程和程序调试的基本技能。
3. 掌握软件设计的方法。
4. 提高运用程序设计解决实际问题的能力。
5. 培养独立思考、 综合运用所学有关相应知识的能力。
6. 强化上机动手编程能力，闯过理论与实践相结合的难关！
1.2设计要求
1. 分析课程设计题目的要求，根据所要求的程序功能，画出程序的流程图。
2. 对系统功能模块进行分析，写出详细设计说明文档。
3. 对程序源代码进行调试与测试，使其能正确运行。
4. 设计完成的软件要便于操作和使用。
5. 设计完成后提交课程设计报告。
1.3设计意义
至今，密码技术是取得信息安全性最有效的一种方法, 密码技术是信息安全的核心技术。通过数据加密，人们可以有效地保证通信线路上的内容不被泄露，而且还可以检验传送信息的完整性。进一步，密码技术可以应用于数字签名、身份认证和信息鉴定，这些应用对于资源存取控制以及其它安全措施是必须而且有效的。相对于防病毒软件和防火墙软件来说，基于密码技术密码类产品、认证类产品份额相对较小，但随着金融、电信、政府等行业信息化建设对于网络安全整体解决方案需求的增加，将会有较大的增长。
二．课程设计任务内容
2.1 背景
加密技术是电子商务采取的主要安全保密措施，是最常用的安全保密手段,利用技术手段把重要的数据变为乱码（加密）传送，到达目的地后再用相同或不同的手段还原（解密）。加密技术包括两个元素：算法和密钥。算法是将普通的文本（或者可以理解的信息）与一窜数字（密钥）的结合，产生不可理解的密文的步骤，密钥是用来对数据进行编码和解码的一种算法。在安全保密中，可通过适当的密钥加密技术和管理机制来保证网络的信息通讯安全。
2.2 功能需求
实现对文件的加密与解密，要求有图形用户界面。细则如下:
1.能够对一个文件进行加密。
2.加密后生成一个新文件，并且原文件删除。
3.能将加密生成的文件还原成原文件。
4.能够统计文件中单词个数。
三．模块设计
3.1 系统模块
包括四个模块：加密模块，解密模块，显示模块，统计单词模块

图 3-1 系统模块图

3.2主函数流程图
在主函数中，利用switch语句实现对各个项目的函数调用。

图 3-2 主函数流程图
3.3 函数流程图
3.3.1 加密函数流程图
先读取原文件数据，将原文件称需经过特定条件转换后存放到另一个文件夹。加密过程，即将读取文件的字符根据加密公式转化为别的字符实现加密。但由于后面的解密重要判断是否已经是加密文件，所以在文件末尾做记号标记。存到另一文件夹后关闭文件，最后用remove,rename两个函数实现删除源文件，将加密后文件命名为原文件名，这样只剩下一个加密文件了。

图 3-3 加密函数流程图

3.3.2解密函数流程图
先判断是否已经加密，这时要利用加密函数中使用的标识符，可以用fseek函数读取文件末尾的标识符判断是否已加密。若是则解密，否则不解密。

图3-4 解密函数流程图

3.3.3显示函数流程图

利用文件的操作，用fgetc函数从文件读取数据，再用putchar函数将数据显示到屏幕。

图 3-5 显示函数流程图

3.3.4 统计单词流程图
从文件中读取字符串，存到数组中。接着从字符串中读取一个英文单词，出来与要统计的单词比较（strcmp函数），定义一个计数的变量实现记录单词出现的次数。

图3-6 统计单词流程图

四．软件使用说明
4.1进入界面
输入0—5，实现不同功能。

图4-1
若输入错误，重新输入。

图4-2

4.2加密文件
输入要加密文件名，文档内容。

图4-3

图4-4

图4-5
4.3解密文件
输入进入系统密码

图4-6

图4-7

图4-8

图4-9

图 4-10
4.4显示文件

图 4-11
4.5统计单词个数

图 4-12
程序存在问题: 1.没有独立的磁盘管理功能，没有能从磁盘开辟空间，对文件进行定义，分区存储以及管理。 
2.加密解密方式过于简单，并没有实现完全的加密封锁。虽然进行了转码，能避免重要信息直接以明文的方式呈现，但是假如有入侵者获取了控制权，虽然他不能够获取文件的信息，但是他可以把这个文件直接删除，或者做一些损坏性的操作。这堆用户来说依然是不安全的。
程序改进方案：
1、本程序采用的按字符异或加密的算法是一种比较简单的加密算法，安全性较差，若对文件保密性要求比较高，则可采用一些复杂的算法进行加密。
2、本程序入口只能输入要加密或解密的目标文件名，而对加密或解密后的文件不能自定义，只能用程序提供的anma.txt和mingma.txt存放文件，这样，当对同一目录下多个文档加密时，加密解密操作后的文件会替换原来的文件，造成数据丢失;
五．课程设计心得与体会
5.1 关于对程序编写的心得
这个程序看起来挺简单的，但对于对C语言还是初学者的我，还是显得有些难度的。
在编写的过程中，由于粗心经常出现一些比较简单的错误，比如遗漏逗号、双引号、小括号，以及项目名称，从而导致出现乱码。C编译的程序对语法检查并不象其它高级语言那么严格，这就给编程人员留下“灵活的余地”，但还是由于这个灵活给程序的调试带来了许多不便，尤其对初学C语言的人来说，经常会出一些连自己都不知道错在哪里的错误。看着有错的程序，不知该如何改起！但是，通过上网查询还有在老师、学长和同学的帮助下，我最终还是完成了程序的编写。
5.2 对于课程设计的心得体会
作为计算机类本科生教学的主要基础课之一,课程紧密结合计算机课程类的专业特点,系统介绍操作系统的基本知识,基本组成,体系结构和工作模式,从而使学生能较清楚地了解操作系统的知识，建立起系统的概念。
这次操作系统课程设计用时两个个星期，在整整两个一星期的日子里，可以说得是大家积极努力准备，同时可以学到很多很多的的东西，不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。以前，在写一个程序的时候，我总是不细心，怕很浪费时间。但是，这次课程设计完全改变了我以前的那种错误的认识，以前我接触的那些程序都是很短、很基础的，但是在课程设计中碰到的那些需要很多代码才能完成的任务，在做设计的过程中，我们每一步要做什么，每一步要完成什么任务都有一个很清楚的思路，
其次，以前对于编程工具的使用还处于一知半解的状态上，但是经过一段上机的实践，对于怎么去排错、查错，怎么去看每一步的运行结果，确保程序的正确性上都有了很大程度的提高。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。
这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多编程问题，最后在同学和老师的辛勤指导下，终于游刃而解。

附录1：参考文献
1. 谭浩强：C程序设计，清华大学出版社，2005年7月第三版
2. 谭浩强：C++程序设计，清华大学出版社，2004年6月第一版
3. 谭浩强，张基温，唐永炎：编著,C语言程序设计教程.北京：高等教育出版
社，1992
4.操作系统教程（费祥林，骆斌）
附录2：程序代码
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<ctype.h>
#include<conio.h>
#define M 20 /*宏定义文件名字符串数组大小*/
#define N 20 /*宏定义解密码字符串数组大小*/
#define W 20 /*宏定义单词字符串数组大小*/
#define F 1000 /*宏定义文件读取字符串数组大小*/
#define E 3 /*宏定义解密系统密码输入次数*/
char mina[]="ulinchen"; /*初始化解密系统进入密码*/

void menu(void); /*主菜单*/
void shuru(void); /*输入*/
void jiami(void); /*加密*/ /*函数原型*/
void jiemi(void); /*解密*/
void show(void); /*显示*/
void count(void); /*统计单词数*/
int judge(void); /*是否继续判断函数*/
int main()
{
char num;
while(1)
{
menu(); /*显示主菜单*/
scanf("%c",&num); /*输入数字0--5*/
fflush(stdin); /*清除数据流，防止恶意输入字符串，
直接操作以第一个字符后面字符串为名的文件*/
switch(num) /*选择语句*/
{
case '0': /*选择 0 */
printf("\n");
exit(0);
case '1': /*选择 1 */
system("cls");
shuru(); /*输入*/
printf("\n 按任意键返回主菜单");
break;
case '2': /*选择 2 */
system("cls");
jiami(); /*加密*/
printf("\n 按任意键返回主菜单");
break;
case '3': /*选择 3 */
system("cls");
jiemi(); /*解密*/
printf("\n 按任意键返回主菜单");
break;
case '4': /*选择 4 */
system("cls");
show(); /*显示*/
printf("\n 按任意键返回主菜单");
break;
case '5': /*选择 5 */
system("cls");
count(); /*统计单词数*/
printf("\n 按任意键返回主菜单");
break;
default: /*输入错误*/
printf("\n\t\t 输入错误，请重新输入。(按任意键返回主菜单)");
break;
}
getch(); /*等待输入，是界面停留*/
fflush(stdin); /*清除数据流*/
system("cls"); /* 清屏 */
}
}
void menu(void) /*主菜单函数*/
{
printf("\n\n");
printf("\t ********************************************************\n");
printf("\t * *\n");
printf("\t * 1--输入 2--加密 3--解密 4--显示 5--统计 0--退出 *\n");
printf("\t * *\n");
printf("\t ********************************************************\n");
printf("\n\n");
printf("\t0. 退出系统。 、\n");
printf("\t1. 输入信息，并写入数据文件。\n");
printf("\t2. 对给定的文件进行加密。\n");
printf("\t3. 对给定的文件进行解密。\n");
printf("\t4. 显示文本文件的内容。\n");
printf("\t5. 统计某单词在文件中出现的次数。\n");
printf("\n\n");
printf("\t 请选择（0--5）: ");
}

void shuru(void) /*输入函数*/
{
FILE *fp;
int x=1; /*定义x=1,输入*/
char ch,fname[M];
while(x)
{
printf("\n\n 键入要输入信息的文件名:");
scanf("%s",fname); /*输入文件名*/
if((fp=fopen(fname,"w"))==NULL) /*若不能打开*/
{
printf("存储空间不足!!!\n");
exit(0);
}
else
{
printf("请输入文档的内容:(以Ctrl+z 结束)\n");
fflush(stdin);
while((ch=getchar())!=EOF)
fputc(ch,fp);
fclose (fp);
}
printf("\n 文档输入并保存成功！");
printf("继续创建文件并输入信息？（按Y继续）");
x=judge();
}
}

void jiami(void) /*加密函数*/
{
FILE *fp,*fp1;
char c,pd,fname[M];
int x=1;
while(x)
{
printf("\n\n 键入要加密的文件名称:");
scanf("%s",fname);
if((fp=fopen(fname,"r"))==NULL)
{
printf("\n 此文件未能打开，重新输入（按Y）？");
fflush(stdin);
x=judge();
}
else
{
if(!fseek(fp,-(long)sizeof(char),SEEK_END))pd=fgetc(fp);
/*判断文件是否已进行加密步骤*/
if(pd=='$')
{
printf("\n 文件已使用本程序加密!!!");
printf("重新输入要加密的文件名（按Y）？");
x=judge();
fclose(fp);
}
else
{
rewind(fp);
if((fp1=fopen("jiami.txt","w"))==NULL)
{
printf("存储空间不足!!!\n");
exit(0);
}

printf("\n 加密后的文档: \n\n");
while((c=fgetc(fp))!=EOF)
{
fputc(c+520,fp1); /*加密公式“c+520”*/
putchar(c+520);
}
fclose(fp);
fclose(fp1);
fp1=fopen("jiami.txt","a");
fputc('$',fp1);
fclose(fp1);
remove(fname); /*删除被加密的原文件*/
rename("jiami.txt",fname); /*加密后的文件名更改为原文件名*/
printf("\n\n 文档加密并保存成功!");
printf("继续加密文件？（按Y继续）");
x=judge();
}
}
}
}

void jiemi(void) /*解密函数*/
{
FILE *fp,*fp1;
char c,pd,fname[M],mm[N],mima[N];
int x=1,y=1,z=0;
while(y)
{
system("cls");
printf("\n\n 请输入进入解密系统的密码:");
scanf("%s",mm);
if(strcmp(mm,mima)==0) /*验证密码，判断字符串是否相等*/
{
y=0;
while(x)
{
fflush(stdin);
printf("\n\n 键入要解密的文件名称:");
scanf("%s",fname);
if((fp==fopen(fname,"r"))==NULL)
{
printf("\n 此文件未能打开，重新输入（按Y）？");
fflush(stdin);
x=judge();
}
else
{
if(!fseek(fp,-(long)sizeof(char),SEEK_END))pd=fgetc(fp);
if(pd!='$')
{
printf("\n 文件未曾使用本程序加密!!!");
printf("重新输入要加密的文件名（按Y）？");
x=judge();
fclose(fp);
}
else
{
rewind(fp);
if((fp1=fopen("jiemi.txt","w"))==NULL)
{
printf("存储空间不足!!!\n");
exit(0);
}

printf("\n 解密后的文档: \n\n");
while((c=fgetc(fp))!='$')
{
fputc(c-520,fp1);
putchar(c-520);
}
x=0;
fclose(fp);
fclose(fp1);
remove(fname); /*删除被解密的文件*/
rename("jiemi.txt",fname); /*解密后的文件名更改为原文件名*/
printf("\n\n 文档解密并保存成功!");
printf("继续解密文件？（按Y继续）");
x=judge();
}
}
}
}
else
{
printf("\n\n 密码输入有误!\n");
printf("\n 重新输入密码？（按Y重新输入）\n");
y=judge();
z++;
if(z==E)
{
printf("\n 对不起，您输入错误次数太多，请仔细回想密码!\n");
y=0;
}
}
}
}

void show(void) /*显示函数*/
{
FILE *fp;
char fname[M];
int x=1;
while(x)
{
printf("\n\n 键入要显示的文件名称:");
scanf("%s",fname);
if((fp=fopen(fname,"r"))==NULL)
{
printf("\n 此文件未能打开，重新输入（按Y）？");
x=judge();
}
else
{
printf("\n%s的内容是: \n\n",fname);
while(!feof(fp)) /*判断是否为文件末尾*/
putchar(fgetc(fp));
printf("\n");
fclose(fp);
printf("\n 继续显示文件（按Y继续）？");
x=judge();
}
}
}

void count(void) /*统计单词数函数*/
{
char fname[M],
word[W], /*要统计的单词*/
str[F], /*保存文档内容*/
nword[M]; /*从内容读取的单词*/
int i=0,j,z=0,count=0,x=1,t;
FILE *fp;
while(x)
{
printf("\n\n 键入要查找单词的文件名称:");
scanf("%s",fname);
if((fp=fopen(fname,"r"))==NULL)
{
printf("\n 此文件未能打开，重新输入（按Y）？");
x=judge( );
}
else
{
while(!feof(fp))
str[i++]=fgetc(fp); /*将文档内容存入字符串数组*/
printf("\n 键入要统计个数的单词：");
scanf("%s",word);
t=strlen(word);
for(j=0;j<t;j++)
word[j]=tolower(word[j]); /*使要统计单词均是小写字母*/
for(j=0;j<i;j++)
{
if(isalpha(str[j]))
{
str[j]=tolower(str[j]);
nword[z++]=str[j];
}
else
if(z!=0)
{
nword[z]='\0'; /*保证字符串结束*/
if(strcmp(word,nword)==0)
count++;
z=0;
}
}
fclose(fp);
printf("\n文档中有%s的单词数为：%d\n",word,count);
count=0;
i=0;
printf("\n继续统计单词个数（按Y继续?");
x=judge();
}
}
}

int judge(void) /*是否继续判断函数*/
{
char ch;
fflush(stdin);
scanf("%c",&ch);
if(ch=='y'||ch=='Y')
return 1;
else
return 0;
}
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