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用VB6实现中英文文本的私钥加密

  一. 私钥加密方案

  加密(Encryption)是信息保护的一种必不可少的手段。目前有两种基本的加密方法,即私钥加密和公钥加密。用VB既可用自定义算法实现简便的私钥加密,也可通过调用Crypto API接口实现复杂的公钥加密。对于加密数据,若在Internet/Intranet上传送,则完整性鉴别也是必需的。本文介绍一种私钥加密技术,不仅能加密英文文本,而且能有效加密汉字,还能进行数据完整性鉴别。本加解密原理图如下:

  密文文=HASH(DateTime)+HASH(DateTime+Key)+HASH(Text)+Encryption(Text,HASH(DateTime)+HASH(DateTime+Key)+HASH(Text))

  二. VB具体实现技术

  1. 基本加解密函数(XOR):

  在VB中提供了一个XOR函数,它既可对字符,也可对数字、布尔变量进行异或,两次异或的结果即为原值。因此,它是基本加解密函数。

  例如:Ascw("息")XOR 28值为24943,24943 XOR 28 值为24687,Chrw(24687) 值为"息"。

  2. 汉字的加密与解密方法

  在VB中,字符的处理相当复杂,特别是汉字和英文字符混合处理,其结果更是无法预料。在VB内部,字符全部作为Unicode处理,并且VB支持三种类型的字符集,并提供了相应的字符处理函数。

  VB支持的三种类型字符集是:

  ⑴ ANSI:一个字节表示一个字符,汉字被作为两个ANSI字符;

  ⑵ DBCS:双字节字符集,0~128表示ASCII字符,ASCII字符长度为1个字节,汉字等东亚字符的长度为2个字节,汉字被作为一个DBCS字符;

  ⑶ Unicode:用两个字节表示每个字符。ISO几乎为每种语言的每个字符和符号在0~65,535(216 -1)范围定义了一个数字,汉字被作为一个Unicode字符。

  在VB6中,字符串的处理函数有ANSI/DBCS版本、二进制版本和Unicode版本。因此,对于汉字的处理相当复杂。

  例如:

  Asc(返回第一个字符的ANSI/DBCS字符代码);

  AscB(返回第一个字节的值);

  AscW(返回第一个Unicode字符之代码)。

  例如:Asc("息")之值为:-12382,Chr(-12382)之值为:息,AscW("息")之值为:24687,Chrw(24687)之值为:息。

  经过反复实验证实,使用Unicode字符集及Unicode字符集函数可较好的加密汉字。

  本加解密方案中,汉字和英文字符的加解密均使用下列函数:

  AscW( ):返回第一个Unicode字符之代码,每个英文和汉字均作为一个字符,其长度为1;

  Mid( ) :取子串,每个英文和汉字均作为一个字符;

  ChrW( ) :返回该代码所对应的Unicode字符,字符为英文或汉字;

  Len( ) 函数:返回字符串的长度,每个英文字符和汉字字符的长度均为1。
  
  其使用方法请见自定义函数Doxor( )中的语句:

  Public Sub DoXor(ByRef msFileText as String)

  本函数用于对msFileText中的字符串进行XOR 27操作,英文或汉字均作为一个字符来处理,

  加密方调用该模块用于加密,解密方调用该模块用于解密。

  使用Unicode函数AscW 、ChrW可正确处理所有汉字

  使用ASC函数Asc 、Chr无法正确处理所有汉字
  
  Dim intC As Integer
  Dim intB As Integer
  Dim lngI As Long

  下面,用Rnd产生随机序列数,然后根据Int(Rnd * 2 ^ 7)得到一个对应整数,

  再用该整数与msFileText中字符XOR.
  For lngI = 1 To Len(msFileText)
  intC = AscW(Mid(msFileText, lngI, 1))
  intB = Int(Rnd * 2 ^ 7)
  '选用< =127可正确处理汉字,ChrW(n):n 有一个范围
  Mid(msFileText, lngI, 1) = ChrW(intC Xor intB)
  Next lngI
  End Sub

  在对包含有汉字的文本(明文、密文)文件(.txt)进行读、写处理时,也要考虑汉字的问题,主要是长度问题,用不同的语句/函数,读出的结果不一样,有的超出实际长度。具体处理办法是:使用ASCII格式:
  ①读明文、读密文:

  Open FileOldName For Binary As #1
  sHead = Input(LOF(1), #1)
  Close #1

  注意:不能用下述方法,因为它将汉字作为两个字符处理,导致读出的sHead超出实际长度(超出长度=汉字个数):
  Open FileOldName For Binary As #1
  sHead = Space(LOF(1))
  Input #1, sHead
  Get #1, , sHead
  Close #1

  ②写密文、写明文
  Open FileNewName For Binary As #1
 '存为AscwII格式
  Put #1, , ET
  Close #1

  3. 散列函数(HASH函数)
  散列函数(也叫哈希函数)是密码学和数学中的一个概念。其作用是能够基于给定的输入字串、文件或其它类型二进制数据产生一个独一无二值。此外,该函数采用的算法能够保证人们不能从它反向推得该值的原始信息。

  对于Hash函数,其初始值(种子值)的选择至关重要。为了保证产生和检查散列代码的双方使用相同的初始值,可以选择固定的伪随机初始值。

  在VB中提供了一个返回随机数值的函数Rnd( ),以及初始化随机数生成器的Randomize( ):

  Rnd函数格式:Rnd[(number)]。若number< 0,每次都使用number作为随机数种子得到的相同结果。

  Randomize函数格式:Randomize[(number)]。Randomize用number将Rnd函数的随机数生成器初始化。该随机数生成器给number一个新的种子值。若省略,则用系统记时器返回的值作为新的种子值。若想得到重复的随机数序列,在使用具有数值参数的Randomize之前直接调用具有负参数值Rnd函数。

  本加解密方案中为保证发送方(加密方)和接收方(解密方)得到相同的随机种子值,在HASH函数中调用DOXOR之前初始化种子值(过程名为initialize):

  Private Sub Initialize(vKeyString As String)
    Dim intI As Integer, intJ As Integer
    Randomize Rnd(-1) '得到初始值(种子值)
   ,每次调用初始值均相同

    '根据初始值(种子值)得到随机数序列,每次调用Initialize时,初始值均相同。只要vKeyString相同,所产生的随机数序列一定相同
    For intI=1 To Len(vKeyString)
    intJ=Rnd(-Rnd * AscW(Mid(vKeyString, intI, 1)))
    Randomize intJ
    Next intI
  End Sub

  有了上面的知识,就可以设计HASH函数。本加密解密方案中HASH函数如下:

  Public Function Hash(ET As String) As String
  Dim BitLenString as String,KeyString as String,
  FileText as String
  BitLenString="12345678"

  KeyString = ET & BitLenString
   Call Initialize(KeyString)
   '根据KeyString产生随机数序列
  FileText = ET & BitLenString
  Call DoXor(FileText)
 '根据上述随机数序列对FileText加密

  KeyString = FileText
   Call Initialize(KeyString)
   '根据上述的加密结果产生新的随机数序列
  FileText = BitLenString
  Call DoXor(FileText)
 '根据上述随机数序列对FileText加密,8位字符

  Hash = FileText
 '8位字符送作HASH值
  End Function

  4.加密过程实现
  Public Sub Encrypt()
    Dim sHead As String, DH As String,
   ET As String, n As Long,,
   KeyString as String,FileText as String
  Dim PasswordChar FileOldName
  As String, FileNewName As String

  PasswordChar = InputBox("加密口令:")
  FileOldName = InputBox("明文文件名(.txt):")
  FileNewName = InputBox("存放密文文件名(.txt):")

  Open FileOldName For Binary As #1
 ' FileOldName必须为ascwII格式
  ET = Input(LOF(1), #1)
  Close #1

  DH = Hash(Date & Str(Timer))
 '加时间戳
  sHead =DH & Hash(DH & PasswordChar)
 & Hash(ET)  '产生明文的加密密钥,8+8+8位字符

  KeyString = sHead
  Call Initialize(KeyString)
 '根据明文的加密密钥产生随机数序列
  FileText = ET

  DoXor(FileText)
 '根据上述随机数序列对明文加密
  ET = FileText

  Open FileNewName For Binary As #1
  '存为ascwII格式
  Put #1, , sHead + ET
  Close #1
  MsgBox ("加密完成!")
  End Sub

  5.解密过程实现

  Public Sub Decrypt()
  Dim sHead As String,KeyString as String,FileText as String
  Dim DH As String,ET As String,
  TH As String, n As Long
  Dim PasswordChar FileOldName
  As String, FileNewName As String

  PasswordChar = InputBox("解密口令:")
  FileOldName = InputBox("密文文件名(.txt):")
  FileNewName = InputBox("存放明文文件名(.txt):")

  Open FileOldName For Binary As #1
  sHead = Input(LOF(1), #1)
  Close #1

  DH = Mid(sHead, 1, 8)
 '得到DH
  TH = Mid(sHead, 17, 8)
 '得到TH
  ET = Mid(sHead, 25, Len(sHead) - 24)
 '得到ET
  sHead = Mid(sHead, 1, 24)
  '得到DH+KH+TH解密密钥,8+8+8位字符

  If InStr(sHead, Hash(DH & PasswordChar))
 < > 9 Then   '口令鉴别
     MsgBox ("口令不正确!")
    Exit Sub
  End If

  KeyString = sHead
  Call Initialize(KeyString)
 '用DH+KH+TH解密密钥产生解密随机数序列,
  FileText = ET
  DoXor(FileText)
 '根据上述随机数序列解密
  ET= FileText
 '明文存入ET

  If TH< >Hash(ET) Then
 '完整性完整性鉴别
     MsgBox ("密文被修改,完整性不正确!")
    Exit Sub
  End If

  Open FileNewName For Binary As #1
 '存为ascwII格式
  Put #1, , ET
  Close #1
  MsgBox ("解密完成!")
  End Sub

  三. 加密位数的探讨

  本加解密方案的加密强度为8+8+8=24位。若要实现更多位的加密,对本方案稍加修改也可以。若要实现128位的加密强度,则可修改HASH函数如下:BitLenString=任意128位字符。

  例如:BitLenString="ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ1234",则加密位数为 30*3=90位。

  四. 小结

  本加解密方案的最大特点之一是并未用用户口令直接去加密明文,而是将私钥进行HASH的映射(实现上也是加密)后,再与随机数序列等其它信息一起构成特定位数的加密字符串,去加密加密明文,使得加密强度与用户口令密码长度无关,并且加密方法更安全。

  本加解密方案的另一大特点是加密时使用了时间标志,所以每次加密后的密文都不一样。

  本加解密方案的第三大特点是可进行完整性鉴别。

  将本加密程序生成Active X DLL/EXE部件可直接在Windows下的其它系统中运行。

  武汉交通科技大学 吴业福




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