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is a is a is a is a 分类号： U D C： 007)5744 级：公 开 编 号： 2003215027 成都信息工程学院 学位论文 基于 论文 作者 姓名： 曹林 申请学位专业： 网络工程 申请学位类别： 工学学士 指导教师姓名（职称）： 高宏宇 （讲师） 论文提交日期： 2007 年 7 月 25 日 基于 理系统 摘 要 随着信息技术的飞速发展，文件的安全性越来越被重视。为了实现对个人重要信息的加密， 防止别人窃取 个人的文件信息，提高文件的安全性，文件加密成为了一个重要的课题。 本设计为了解决用户记忆烦琐的密码问题，以软、硬件相结合的方式，实现了文件加密和解密的功能。具有操作简单、稳定性高、兼容性好、速度快等特点。该系统使用 密锁，用 行开发。 本系统分为两部分，一部分是文件的加密解密；另一部分是加密锁的管理 工具。后一部分由本人完成。 本文 主要介绍了 总体设计中主要介绍了设计该工具的需求分析、系统的选型、以及 密锁的介绍。在详细设计中主要介绍了系统功能的分析、密锁的 内存分配 、以及数据库的相关设计。在应用和编码部分主要介绍了硬件的安装，初始化、写用户名和密码的应用和编码，管理界面的设计以及数据库的相关操作。最后介绍了系统的不足以及改进方案。 关键字 ： 密； 理 T, of To of a to of by of It as so is of to a is by EY It in it of of in in of it of of it of to 目 录 论文总页数： 22 页 1 引 言 . 1 题背景 . 1 内外研究现状 . 1 设计研究的意义 . 1 设计 研究的方法 . 1 2 件加密工具总体设计 . 2 件加密工具需求分析 . 2 统选型 . 3 计语言： . 3 据库的选择 . 4 发工具的选择 . 4 发硬件的选择 . 5 密锁 . 5 密锁简介 . 5 密锁特点 . 5 密锁优点 . 5 密锁要点说明 . 6 3 件加密工具系统详细设计 . 6 统功能模块分析 . 6 密锁内存分配 . 7 据库设计 . 8 据库需求分析 . 8 据库实体关系设计 . 8 据库逻辑设计 . 9 4 应用以及编码 . 10 始化以及写密码的过程的应用与编码 . 10 理界面的设计 . 12 理主界面设计 . 12 类管理模块的设计 . 13 加客户模块的设计 . 14 辑客户模块的设计 . 15 看客户模块的设计 . 16 始化模块 . 16 据库操作 . 18 结 论 . 19 参考文献 . 20 致 谢 . 21 声 明 . 22 第 1 页 共 22 页 1 引 言 题背景 随着社会高科技，商品经济化突飞猛进的发展，计算机的应用已经普及到经济和社会生活的各个领域。长期以来人们使用各种加密技术以保证 计算机中 信息的安全， 防止被一些有不良用心的人看到或则破坏。在信息时 代，信息可以帮助团体和个人，使他们受益，同时，信息也可以对他们构成威胁，造成破坏。在激烈竞争的社会中，大家都会想尽办法获取对方的资料。 因此 客观上就需要有一种强有力的安全措施来保护我们的机密数据不被窃取和破坏。 内外研究现状 在日常的应用中，面对很多熟知的压缩软件和加密软件，例如 些软件也逐渐成为了当前大家默认的业界应用标准。然而，也正是它们的通用性和普遍性使它们缺乏个性化的应用特色，采用口令保护的方式对压缩文件进行加密也是形同虚设，有许多破解软件都能够轻而易举地获取口令 。 面对 身的不足。比如密码太长用户就不方便记忆，有可能会忘记，密码太短又会不安全。如果利用扩展硬件 （ 进行文件的加密和解密，那么就可以有效避免上面的问题。因此这样就 不需要手工 来进行 密码 的输入，而将加密和解密的 密码是保存在扩展硬件当中的。 设计研究的意义 如果使用硬件来进行文件的加密具有 访问速度快 、 可靠性高、保密性好、寿命长 等优点。但是以前加密硬件成本较高，往往用在对安全要求相对较高的场合。随着硬件成本的降低，这种设备已经可以被个人所接受。 因此 本文描述了一种使用低成本 辅助进行加密的文件加密系统，可以广泛的应用在个人信息的保护和企业重要文件保护当中。 设计研究的方法 本设计分为两个部分，由两个人共同完成。一部分是利用低成本的 部分是利用 写的一个相对简单的管理软件来实现对 管理。加密工具符合大多用户操作 习惯，可以方便的对文件进行加密和解密的操作，同时具有方便、易用、安全的特点。管理软件能对用户以及 行简单的管理，当用户拥有的 失时可以 有效的复制一把 时管理界面简单、易用的特点。 第 2 页 共 22 页 2 件加密工具 总体设计 件加密 工具 需求分析 当前软件加密方法多种多样， 基本上来说可以分为依赖特定硬件的加密方案和不依赖硬件的加密方案。 依赖特定硬件的加密方案 ： 软盘加密 、 卡加密 、 光盘加密 。软盘加密和卡加密曾经作为一种很好的加密工具，现在已经很少使用了，这是因为用户很少使用软驱，那么软盘加密技术也就没怎么 使用。 90 年代初，各种各样的汉卡涌现出来，并轰动一时，而现在也很少再使用。光盘加密是一种新的加密方式。 既然有软盘加密成功在先，为什么不能有光盘加密呢 ?但实际操作上确实是有一些问题的，因为光盘有 准协议规定，其可控制性比软盘还要严格，想找出一种只能运行而不能复制的方式确实很困难。 不依赖硬件的加密方案 ：利用 压缩软件来进行文件的加密。利用压缩软件来实现对文件的加密是现在比较流行的一种方式，但是其有很多的不足，例如向 密码太长用户就不方便记忆，有可能会忘记，密码太短又会不安 全 。并且现在网上有很多的针对 破解工具，利用破解工具很容易就把用户的密码给破解了，这样用户对文件的加密就如同虚设。 本设计就是利用软件和硬件相结合的方式来实现对文件进行加密。这种方式就是使用软件加密锁（ 实现。也就是 一个插在计算机 口 上火柴盒大小的设备，国内俗称“加密狗”。在加密锁内部存有一定的数据和算法，计算机可以与之通讯来获得其中的数据，或通过加密锁进行某种计算。软件无法离开加密锁而运行。由于它不像卡加密那样需要打开计算机的机箱来安装，但又像加密卡那样可以 随时访问，而且访问速度很快，所以一推出就受到软件开发者们的青睐。目前，所有的加密锁都提供了可编程的接口。用户可以控制加密锁中的内容，在程序中通过加密锁的接口任意访问加密锁。 利用 文件加密应尽量满足用户的需求，使用户对文件加密和解密的过程操作简单，使用方便。并且对密码也要有完善的管理。使用 以在 保存密码，不在需要用户去手动输入密码，解决了用户去记忆复杂密码的过程。 鉴于越来越多的人使用 保护自己的个人文件。但是许多的意外事件可能会降临，一旦 遗失，那么后果将是巨大的。所以开发一个管理性的软件记录拥有 用户相关信息、 硬件 及对文件加密的密码是十分必要且有效的方法。 利用 件加密需要从两个方面去实现用户的需求，第一： 二：客户端应用。 在 管理方面：主要包括 分类管理 、 客户添加 、 查看 、 编辑 ，初始第 3 页 共 22 页 化 几个方面的功能。分类管理是对用户按什么方式进行分类管理（比如按时间，地区等），由管理员自己设定分类方式，这样便于方便管理用户；管理员实现对用户的添加，查 看，编辑；管理员对 行初始化，一把新的一次使用，必须进行初始化，初始化也就是根据种子生成对文件加密的密钥，以及 且还要记录 信息（包括对文件加密的密钥，硬件 ）到管理软件中，以便以后对 行复制。 在客户端方面，应该尽量使操作简单，不麻烦，就类似 文件加密的操作一样。这样才能被用户接受。这一方面主要完成文件的加密和解密操作。 其系统结构图如下： 图 1 系统整体结构图 件加密系统的客户端主要实现对 文件的加密和解密；其管理系统主要实现对对用户以及拥有的 息进行操作管理。 统选型 计语言 ： 司研制的新一代可视化开发工具，可在 T 等环境下使用。它拥有一个可视化的集成开发环境 (采用面向对象 的编程语言 基于部件的开发结构框架。 00 多个可供使用的构件，利用这些部件，开发人员可以快速地构造出应用系统。开发人员也可以根据自己的需要修改部件或用 身编写自己的部件。主要特点如下： (1)直接编译生成可执行代码，编译速度快。 (2)支持将存取规则分别交给客户机或服务器处理的两种方案，而且允许开发人员建立一个简单的部件或部件集合，封装起所有的规则，并独立于服务器和客户机，所有的数据转移通过这些部件来完成。 (3)提供了许多快速方便的开发方法，使开发人 员能用尽可能少的重复性工作完成各种不同的应用。利用项目模板和专家生成器可以很快建立项目的构架，然后根据用户的实际需要逐步完善。 (4)具有可重文件 加密 系统 文件加密解密 管理系统 第 4 页 共 22 页 用性和可扩展性。 (5)具有强大的数据存取功能。它的数据处理工具 一个标准的中介软件层，可以用来处理当前流行的数据格式，如 x 可以通过 大型数据库连接。 可用于开发系统软件，也 适合于应用软件的开发。 从上可以看出 开发数据库性质的管理软件十分方便和快捷。 据库的 选择 件加密管理系统的数据库选用的是 据库引擎 (替代品。具有高速，健壮，易用的特点。使用 需要特别的安装和配置。 该系统在连接数据库用到了以下几 个数据库 引擎 组件 ，如表 1所示： 表 1 组 件表 组件 中文名 用途 据源组件 作为数据集组件（ 数据控制组件（ 间传送数据的通道 。 据表组件 通过 取磁盘上数据库表，再为 供数据源，使得数据控制组件能够有效地从 访问数据并能显示和编辑其中的数据 。 据查询组件 利用 言访问数据库表中的数据，再为 现数据控制组件对数据库的访问 。 据库组件 当应用程序要登录到一个远程服务器上的数据库时，可以用该组件来建立应用程序与数据库永久性的连接 。 发工具的选择 现在有许多的第三方控件支持 件加密管理系统使用了B 两个控件 1) B 大的树型结构列表的控件。 B 发者们提供了一个最高级的树形列表技术。B 一个功能强大，已打包的组件库，它可以帮助你创建杀手级软件，为你的最终用户提供难以置信的功 能 ，只需要很少的代码就可以实现 用户的需求 。 2) 格控件 。 它是 树形列表控件和数据编辑控件的控件库 ， 适合于 C+ 第 5 页 共 22 页 台下的应用开发。该组件是基于底层开发出来的，而且是纯粹的本地化的可视控件库，特别设计用来开发引人注目的应用程序，将令人难以置信 的特性传递给终端用户，从而使你的程序产品在激烈的竞争中取得优先地位，而实现这一切不需要编写简单的一行代码。 发 硬件 的选择 利用 文件进行加密和解密 时 ，都需要有 一把 件锁作为支配。在众多的 选用 密锁 作为这个 为 密锁 是 安全性 比较高的 免驱动的 备 ，同时售价低 。 采用的是传统 构。它制作容易，使用方便。而且它方便携带，记录的空间也比 较大 。 适合各类人员对 文件 进行加密。 利用 经可以满足该设计的需求 。 密锁 是为软件开发商提供的一种智能型的软件加密工具，它包含一个安装在计算机并行口或 上的硬件，及一套适用于各种语言的接口软件和工具软件。加密狗基于硬件加密技术，其目的是通过对软件与数据的加密防止知识产权被非法使用。 一种比较简化型的加密锁 。适合各类人员对信息进行加密。用户可以对自己 电脑里面的私人信息进行加密，公司可以对内部机密信息进行加密等等。 密锁是一款可以支持软件保护应用和身份认证应用的多功能，免驱动的 备。 其特点如下： a) 驱设备 b) 全球唯一硬件 c) 提供外壳加密工具 d) 户使用空间 e) 标准 备，支持 口 f) 提供多种软件接口： 有以下一些优点： (1)兼容性好 第 6 页 共 22 页 它 具有高度的透明性， 特别是对多个相同的 密锁 也可以使用 联在一起使用，相互之间不会有干扰。 (2)速度快 对于使用 密锁 加密后的软件，其运行速度同 加密前的区别并不大， 它 能够在很短的时间内处理完毕，保证用户程序的顺畅运行 。 (3)使用简便 密锁 最大限度的简化了接口。可以在很短的时间内掌握它的使用方法，从而大大的节约了时间 。 密锁要点说明 每一把 密锁除了有 1 个独一无二的 “ 硬件 ，还有 1 个用户可设定的 “ 用户 ，我们定义 “ 硬件 为 “ 用户 为 2 个 是 32的 值。每把加密锁都是倚赖这 2 个 为独一无二的识别标志。 当对 密锁还没有进行初始化的时候，缺省的 0，这时候虽然能够使用这个等于 0 的 打开加密锁并进行读写操作，但无法获得正确的 为当 于 0 的时候，表示的是出厂状态，这时候 会返回 0。只有当用户设定了自己的 后，才能够获得正确的 在用户生成 时候需要给出 1 个长度不超过 64 个字节的字符串作为种子，加密锁会根据这个种子生成 个生成算法是在加密锁内部完成的，而且是不可逆的，也就是说，只有生成者才知道什么样的种子能生成什么样的 的人即使知道 能够调用这个计算过程，但因为不知道种子是什么，是无法生成你的 。 另外在生成 时候，能够指定加密锁的 否是可 写的，如果设定为不可写，整个 于写保护状 态 。 3 件加密工具系统 详细设计 统功能模块 分析 总体模块 分为 管理 和客户端两部分。 在 管理方面我们需要把面记录的信息都保存到数据库里面，方便我们查询、修改、添加和删除 每把锁都进行管理，防止有同号锁出现。如果加密锁因为 某种情况损坏或者是丢失了，那么可以通过数据库里面记录的信息复制一把相同的锁，这样就不用担心由于找不到锁而不能对已加密的文件进行解密操作。对加密锁进行更加完善的管理，才能进一步保障被加密文件的安全，让用户才会更加放心的使用。 客户端部分主要是完成操作 方面的功能。 客户端主要包括两方面 文件进行加密时，要利用 的密码 对文件进行加密。这就需要从 面读取出密码并利用该密码对文件进行加密。并且对该密码进第 7 页 共 22 页 行 算。得到密码的 ，把这个值称为 对文件进行解密时， 先 从面读取出 密码 ，然后对密码进行 算，如果换算后的 被加密文件的 样就可以成功对文件进行解密，否则不能对文件解密。 该设计 主要 是管理员对用户以及拥有的 息进行操作管理，功能说明如下： 1） 分类管理：设置创建新分类和子分类。通过按地区、时间等对用户进行分类，以方便进行管理。 2） 客户信息管理：实现对客户信息的添加、删除和修改。也就是系统中的添加、编辑和查看客户模块。 3） 初始化：实现对 初始化，通过种子生成对文件加密的密钥，还有 始化过后并把 相关信息（包括密钥和硬件 录到管理系统中。 系统功能图如下： 图 2 系统 功能 结构图 密锁 总共有 2560 个字节， 为了便于管理，把 存储空间 分配成 5 个段，每个段为 512 个字节 。在把每个段划分成 16 个 存储区，每个区 32 个字节。这样便于对 存储空间进行统一的分配和管理 。以后向 件加密系统 管理 客户端 客户分类管理 添加客户信息 编辑客户信息 查看客户信息 加密 解密 第 8 页 共 22 页 的存储区里面写入的信息时，信息都会自动保存到相关的位置。 表 2 内存分配示意图 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 0 d5 1 2 3 4 1) 值，没使用 2) 码 3) 密码的 ，用于识别用户 4) 户名 据库设计 据库需求分析 作为一个 具有一定应用价值的管理系统，从本质上说其操作的对象为数据库中存储的具体记录。因此，不仅需要所使用的数据库系统具有比较高的稳定性、安全性下保持足够响应的能力，还要求设计者清楚需求，做出合理的数据库逻辑结构设计，以提高数据库的利用效率和减少数据冗余。 以这种思想作为设计策略，分析出系统的以下几项需求： (1)管理员可以实现对用户的分类 (2)管理员可以实现对用户信 息的添加，编辑和查看。 (3)管理员可以初始化用户拥有的 数据库实体关系设计 通过以上的 需求分析，设计出数据库的逻辑结构 E R 图，从这种逻辑结构有可以建立数据库的物理结构即表结构。根据需求设计出三个数据表，分别是：客户信息表 ( (分类表 (结构及关系如图 1所示。 第 9 页 共 22 页 据库逻辑设计 确定了数据库的逻辑 关系和数据结构之后，进一步将以上所述的四个数据表由概念结构转化为数据库系统所支持的实际数据模型，也就是数据库的逻辑结构。 表 3所示为客户信息表（ 记录了管理员所管理的客户的相关信息。 表 3 名 数据类型 长度 K) 0 0 0 00 0 0 5 0 客 户 拥 有 含 客户分类 客 户 图 3 客户与客户分类关系图 图 4 客户与 系图 第 10 页 共 22 页 表 4所示为分类表（ ,记录管理员按照什么方式进行分类。 表 4 名 数据类型 长度 K) 0 0 表 5所示为 ,记录了客户所拥有的所有 信息，包括对文件加密解密的密码以及硬件 。 表 5 名 数据类型 长度 K) 0 0 2 0 4 应用以及编码 始化 以及 写密码 的 过程的 应用与编码 初始化是本设计的一个重要过程 。通过加密锁的内存分配可以知道，加密锁里面存储有 4 个数据： 别是否初始化）； 码）； 码的 户名）。一把新的加密锁里面的数据都是空的，必须向里面写入数据才可以使用。 首先 定义一个种子，种子的长度不能超过 64 个字节。它由数字和字母组成。义种子之后，就可生成 1921722780。 这个 唯一的，也就是说以后所有初始化的 有相同的 在随机产生密码的过程中，定义一个函数 )，并且把密码的范围限制在 32 个字节以内。然后需要随机生成密码，在随机生成密码的过程中调用3)函数。目的是让它产生一个从 1到 92之间的随机数。但是 中的 32 为空，所以就取 32之后的值。 /具体实现代码为： 11 页 共 22 页 := 1 2 do = 3) + 33); = 随机密码产生后，在初始化过程中就利用种子生成 此过程中定义函数 对行初始化。然后利用该 生密码，产生密码后就直接写入 面。 /其关键代码为： = = 省略 = 产生的 值就是 值。最后在对锁进行初始化时，需要锁给出一个询问信息。 ，询问是否对锁进行初始化。 初始化 , 0) = 6。 这里使用是在询问框中显示 则 两个确认按钮。 写密码的过程中，定义函数 )，写密码前，还需要对 义一个区段，不然密码写进去后会不知道存放在什么地方；自定义把密码存放在33后直接把密码 去。 /部分代码为： , if = ; = 33, 32, = 65, 32, = 0, ; 第 12 页 共 22 页 if 0 (该钥匙已经初始化，但是好像不是为 用的！); 第 18 页 共 22 页 ; ; ; ，添加到数据库 := := 数据添加成功 ); ; 据库操作 下面介绍如何找到客户对应的 密锁 ,首先要定义 2 个常量两个常量定义了 2 条 句。 s；它定义了从 中查询硬件 于 %s 的客户信息。 d；它定义了从 中查询客户 当客户的硬件 定义的常量也就是定义的查询语句想匹配的时候就 将其硬件 添加到数据库，以便以后 失的时候，查到其丢失的加密锁，然后复制一把与以前的加密锁加密密码一样的锁。 其代码如下： S: = 第 19 页 共 22 页 = ; S); 0 = = = ; S); 0 ; 为了程 序在 运行 的时 候能 够动 态的 找到 数据 库文件 ，我 采用的数，来指定程序执行的动态路径。 结 论 经过这段时间的紧张工作，已经完成了 件加密系统基本功能的设计和实现。系统实现了管理员对客户信息的分类、添加、编辑、查看，对客户的行初始化的功能，以及对文件的加密和解密。 本系统的安全性高和可移植性好的特点，并且界面简单、易用。 1问题分析 件加密系统 是 曹林和康桃仪共同完成的第一个项目，通过这次毕业设计学到了很多知识，进一步掌握了 言。虽然完成了系统基本功能的设计和实现，但是由于能力和时间有限，功能上还有很多不足之处。例如： 本系统对用户权限问题只实现了一个权限管理，这还不能满足一个企业正第 20 页 共 22 页 常运营的需求。