信息计算2019级1班28号李舫

1班28李舫

1班28李舫

运行截图

App.java

1. import java.math.BigInteger;
   
2. import java.util.ArrayList;
   
3. import java.util.Scanner;
   
4. 
   
5. public class App {
   
6.         static BigInteger x, y;
   
7. 
   
8.         public static boolean fun(BigInteger x, BigInteger y) {
   
9.                 BigInteger t;
   
10.                 while (!(y.equals(new BigInteger("0")))) {
    
11.                         t = x;
    
12.                         x = y;
    
13.                         y = t.mod(y);
    
14.                 }
    
15.                 if (x.equals(new BigInteger("1")))
    
16.                         return false;
    
17.                 else
    
18.                         return true;
    
19.         }
    
20. 
    
21.         public static BigInteger siyue(BigInteger a, BigInteger b) {
    
22.                 BigInteger temp;
    
23.                 if (b.equals(new BigInteger("0"))) {
    
24.                         x = new BigInteger("1");
    
25.                         y = new BigInteger("0");
    
26.                         return x;
    
27.                 }
    
28.                 siyue(b, a.mod(b));
    
29.                 temp = x;
    
30.                 x = y;
    
31.                 y = temp.subtract((a.divide(b).multiply(y)));
    
32.                 return x;
    
33.         }
    
34. 
    
35.         public static double entropy(String mess) {
    
36.                 ArrayList<Node> jieguo = new ArrayList<Node>();
    
37.                 jieguo.clear();
    
38.                 double num = mess.length();
    
39.                 for (int i = 0; i < num; i++) {
    
40.                         boolean flag_exit = true;
    
41.                         for (int j = 0; j < jieguo.size(); j++) {
    
42.                                 if (jieguo.get(j).getalpha() == mess.charAt(i)) {
    
43.                                         flag_exit = false;
    
44.                                         jieguo.get(j).setp(jieguo.get(j).getp() + 1 / num);
    
45.                                 }
    
46.                         }
    
47.                         if (flag_exit)
    
48.                                 jieguo.add(new Node(1 / num, mess.charAt(i)));
    
49.                 }
    
50.                 /** 计算熵 */
    
51.                 double entropy = 0;
    
52.                 for (int i = 0; i < jieguo.size(); i++) {
    
53.                         double p1 = jieguo.get(i).getp();
    
54.                         entropy += (-p1 * (Math.log(p1) / Math.log(2)));
    
55.                 }
    
56.                 return entropy;
    
57.         }
    
58. 
    
59.         public static void main(String[] args) {
    
60.                 BigInteger p = null;
    
61.                 BigInteger e, d, n, t, c;
    
62.                 BigInteger q = null;
    
63.                 for (int i = 0; i < 2; i++) {
    
64.                         int numDigits;
    
65.                         Prime pri = new Prime();
    
66.                         try {
    
67.                                 numDigits = Integer.parseInt("15");
    
68.                         } catch (Exception e1) {
    
69.                                 numDigits = 128;
    
70.                         }
    
71.                         BigInteger start = pri.bigRandom(numDigits);
    
72.                         BigInteger big = pri.nextPrime(start);
    
73.                         if (i == 0)
    
74.                                 p = big;
    
75.                         else
    
76.                                 q = big;
    
77.                 }
    
78.                 try (Scanner input = new Scanner(System.in)) {
    
79.             n = p.multiply(q);
    
80.             t = p.subtract(new BigInteger("1")).multiply(
    
81.                             q.subtract(new BigInteger("1")));
    
82.             int numDigits;
    
83.             Prime pri = new Prime();
    
84.             try {
    
85.                     numDigits = Integer.parseInt("15");
    
86.             } catch (Exception e1) {
    
87.                     numDigits = 128;
    
88.             }
    
89.             BigInteger start = pri.bigRandom(numDigits);
    
90.             BigInteger big = pri.nextPrime(start);
    
91.             e = big;
    
92.             while (e.compareTo(t) == 1 || fun(e, t)) {
    
93.                     System.out.println("e不合要求，请重新产生" + (e.compareTo(t) == 1)
    
94.                                     + fun(e, t));
    
95.                     pri = new Prime();
    
96.                     try {
    
97.                             numDigits = Integer.parseInt("15");
    
98.                     } catch (Exception e1) {
    
99.                             numDigits = 128;
    
100.                     }
     
101.                     start = pri.bigRandom(numDigits);
     
102.                     big = pri.nextPrime(start);
     
103.                     e = big;
     
104.             }
     
105.             // 求出私钥d
     
106.             d = siyue(e, t);
     
107.             System.out.println("由计算机随机产生2个素数p,q，分别如下:");
     
108.             System.out.println(p);
     
109.             System.out.println(q);
     
110.             System.out.println("计算得到的n:");
     
111.             System.out.println(n);
     
112.             System.out.println("计算得到的t:");
     
113.             System.out.println(t);
     
114.             System.out.println("随机产生的公钥：");
     
115.             System.out.println(e);
     
116.             System.out.println("由扩展的欧几里德算法求得私钥：");
     
117.             System.out.println(d);
     
118.             while (true) {
     
119.                     System.out.println("请输入明文：");
     
120.                     String mess = input.nextLine();
     
121.                     //
     
122.                     BigInteger m = new BigInteger(mess.getBytes());// 把字串转成一个BigInteger对象
     
123.                     System.out.println("明文的大整数表示形式：" + m);
     
124.                     /** 调用函数计算信息，统计信息 */
     
125.                     mess = m.toString();
     
126.                     System.out.println("计算得明文熵：" + entropy(mess));
     
127.                     // 修改第一位，+1
     
128.                     c = m.modPow(e, n);// JAVA中的方法
     
129.                     System.out.println("密文的大整数表示形式：" + c);
     
130.                     System.out.println("计算得密文熵：" + entropy(c.toString()));
     
131.                     System.out.println("密文的字符串表示形式：" + new String(c.toByteArray()));
     
132.                     m = c.modPow(d, n);
     
133.                     System.out.println("解密得到明文的大整数表示形式：" + c);
     
134.                     String str = new String(m.toByteArray());// 把返回的结果还原成一个字串
     
135.                     System.out.println("解密得到明文为：" + str);
     
136.             }
     
137.         }
     
138.         }
     
139. }

复制代码

Prime.java

1. import java.math.BigInteger;
   
2. 
   
3. public class Prime {
   
4.         public boolean sushu(double n) {
   
5.                 // 判断素数
   
6.                 boolean isPrime = true;
   
7.                 // 如果n大于2 继续判断 否则 isPrime的值不变 2素数
   
8.                 if (n > 2) {
   
9.                         // 如果n是大于2的偶数 认定不是素数 修改变量值为false
   
10.                         if (n % 2 == 0) {
    
11.                                 isPrime = false;
    
12.                         } else {
    
13.                                 // 循环判断如果找到一个可以整除的数 则判定不是素数跳出循环 因为是判断奇数 因此 2 4 6 ...?
    
14.                                 // 不用考虑 循环递增2 即?3 5 7 ...
    
15.                                 for (int i = 3; i <= (int) Math.sqrt(n); i += 2) {
    
16.                                         if (n % i == 0) {
    
17.                                                 isPrime = false;
    
18.                                                 break;
    
19.                                         }
    
20.                                 }
    
21.                         }
    
22. 
    
23.                 }
    
24.                 return isPrime;
    
25.         }
    
26. 
    
27.         private static final BigInteger ZERO = BigInteger.ZERO;
    
28.         private static final BigInteger ONE = BigInteger.ONE;
    
29.         private static final BigInteger TWO = new BigInteger("2");
    
30.         private static final int ERR_VAL = 100;
    
31. 
    
32.         public BigInteger nextPrime(BigInteger start) {
    
33.                 // 产生一个比给定大整数 start 大的素数，错误率低于 1/2 的 ERR_VAL 次方
    
34.                 if (isEven(start))
    
35.                         start = start.add(ONE);
    
36.                 else
    
37.                         start = start.add(TWO);
    
38.                 if (start.isProbablePrime(ERR_VAL))
    
39.                         return (start);
    
40.                 else
    
41.                         // 采用递归方式（递归的层数会是个天文数字吗？）
    
42.                         return (nextPrime(start));
    
43.         }
    
44. 
    
45.         private static boolean isEven(BigInteger n) {
    
46.                 // 测试一个大整数是否为偶数
    
47.                 return (n.mod(TWO).equals(ZERO));
    
48.         }
    
49. 
    
50.         public BigInteger bigRandom(int numDigits) {
    
51.                 // 产生一个随机大整数，各位上的数字都是随机产生的，首位不为 0
    
52.                 StringBuffer s = new StringBuffer("");
    
53.                 for (int i = 0; i < numDigits; i++)
    
54.                         if (i == 0)
    
55.                                 s.append(randomDigit(false));
    
56.                         else
    
57.                                 s.append(randomDigit(true));
    
58.                 return (new BigInteger(s.toString()));
    
59.         }
    
60. 
    
61.         private StringBuffer randomDigit(boolean isZeroOK) {
    
62.                 // 产生一个随机的数字（字符串形式的），isZeroOK 决定这个数字是否可以为 0
    
63.                 int index;
    
64.                 if (isZeroOK)
    
65.                         index = (int) Math.floor(Math.random() * 10);
    
66.                 else
    
67.                         index = 1 + (int) Math.floor(Math.random() * 9);
    
68.                 return (digits[index]);
    
69.         }
    
70. 
    
71.         private static StringBuffer[] digits = { new StringBuffer("0"),
    
72.                         new StringBuffer("1"), new StringBuffer("2"),
    
73.                         new StringBuffer("3"), new StringBuffer("4"),
    
74.                         new StringBuffer("5"), new StringBuffer("6"),
    
75.                         new StringBuffer("7"), new StringBuffer("8"), new StringBuffer("9") };
    
76. 
    
77.         public static void main(String[] args) {
    
78. 
    
79.         }
    
80. }

复制代码

Node.java

1. public class Node {
   
2.         private double p;// 记录概率
   
3.         private char alpha;// 记录对应的字母
   
4. 
   
5.         public Node(double p, char alpha) {
   
6.                 this.p = p;
   
7.                 this.alpha = alpha;
   
8.         }
   
9. 
   
10.         public void setp(double p) {
    
11.                 this.p = p;
    
12.         }
    
13. 
    
14.         public void setalpha(char a) {
    
15.                 this.alpha = a;
    
16.         }
    
17. 
    
18.         public double getp() {
    
19.                 return p;
    
20.         }
    
21. 
    
22.         public char getalpha() {
    
23.                 return alpha;
    
24.         }
    
25. }

复制代码

1班28李舫

1. 
   
2. 
   
3. import javax.crypto.Cipher;
   
4. import java.io.File;
   
5. import java.io.FileInputStream;
   
6. import java.security.*;
   
7. import java.security.cert.CertificateFactory;
   
8. import java.security.cert.X509Certificate;
   
9. import java.security.interfaces.ECPrivateKey;
   
10. import java.security.interfaces.ECPublicKey;
    
11. import java.util.Base64;
    
12. 
    
13. public class EccUtils {
    
14.     /**
    
15.      * @see org.bouncycastle.jcajce.provider.asymmetric.ec.KeyPairGeneratorSpi.ecParameters (line #173)
    
16.      * 192, 224, 239, 256, 384, 521
    
17.      * */
    
18.     private final static int KEY_SIZE = 256;//bit
    
19.     private final static String SIGNATURE = "SHA256withECDSA";
    
20. 
    
21.     static {
    
22.         Security.addProvider(new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());
    
23.     }
    
24. 
    
25.     private static void printProvider() {
    
26.         Provider provider = new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider();
    
27.         for (Provider.Service service : provider.getServices()) {
    
28.             System.out.println(service.getType() + ": "
    
29.                     + service.getAlgorithm());
    
30.         }
    
31.     }
    
32. 
    
33.     public static void main(String[] args) {
    
34.         try {
    
35.             KeyPair keyPair = getKeyPair();
    
36.             ECPublicKey pubKey = (ECPublicKey) keyPair.getPublic();
    
37.             ECPrivateKey priKey = (ECPrivateKey) keyPair.getPrivate();
    
38.             //System.out.println("[pubKey]:\n" + getPublicKey(keyPair));
    
39.             //System.out.println("[priKey]:\n" + getPrivateKey(keyPair));
    
40. 
    
41.             //测试文本
    
42.             String content = "abcdefg";
    
43. 
    
44.             //加密
    
45.             byte[] cipherTxt = encrypt(content.getBytes(), pubKey);
    
46.             //解密
    
47.             byte[] clearTxt = decrypt(cipherTxt, priKey);
    
48.             //打印
    
49.             System.out.println("content:" + content);
    
50.             System.out.println("cipherTxt["+cipherTxt.length+"]:" + new String(cipherTxt));
    
51.             System.out.println("clearTxt:" + new String(clearTxt));
    
52. 
    
53.             //签名
    
54.             byte[] sign = sign(content, priKey);
    
55.             //验签
    
56.             boolean ret = verify(content, sign, pubKey);
    
57.             //打印
    
58.             System.out.println("content:" + content);
    
59.             System.out.println("sign["+sign.length+"]:" + new String(sign));
    
60.             System.out.println("verify:" + ret);
    
61. 
    
62.         } catch (Exception e) {
    
63.             e.printStackTrace();
    
64.             System.out.println("[main]-Exception:" + e.toString());
    
65.         }
    
66.     }
    
67. 
    
68.     //生成秘钥对
    
69.     public static KeyPair getKeyPair() throws Exception {
    
70.         KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("EC", "BC");//BouncyCastle
    
71.         keyPairGenerator.initialize(KEY_SIZE, new SecureRandom());
    
72.         KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
    
73.         return keyPair;
    
74.     }
    
75. 
    
76.     //获取公钥(Base64编码)
    
77.     public static String getPublicKey(KeyPair keyPair) {
    
78.         ECPublicKey publicKey = (ECPublicKey) keyPair.getPublic();
    
79.         byte[] bytes = publicKey.getEncoded();
    
80.         return Base64.getEncoder().encodeToString(bytes);
    
81.     }
    
82. 
    
83.     //获取私钥(Base64编码)
    
84.     public static String getPrivateKey(KeyPair keyPair) {
    
85.         ECPrivateKey privateKey = (ECPrivateKey) keyPair.getPrivate();
    
86.         byte[] bytes = privateKey.getEncoded();
    
87.         return Base64.getEncoder().encodeToString(bytes);
    
88.     }
    
89. 
    
90.     //公钥加密
    
91.     public static byte[] encrypt(byte[] content, ECPublicKey pubKey) throws Exception {
    
92.         Cipher cipher = Cipher.getInstance("ECIES", "BC");
    
93.         cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, pubKey);
    
94.         return cipher.doFinal(content);
    
95.     }
    
96. 
    
97.     //私钥解密
    
98.     public static byte[] decrypt(byte[] content, ECPrivateKey priKey) throws Exception {
    
99.         Cipher cipher = Cipher.getInstance("ECIES", "BC");
    
100.         cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, priKey);
     
101.         return cipher.doFinal(content);
     
102.     }
     
103. 
     
104.     //私钥签名
     
105.     public static byte[] sign(String content, ECPrivateKey priKey) throws Exception {
     
106.         //这里可以从证书中解析出签名算法名称
     
107.         //Signature signature = Signature.getInstance(getSigAlgName(pubCert));
     
108.         Signature signature = Signature.getInstance(SIGNATURE);//"SHA256withECDSA"
     
109.         signature.initSign(priKey);
     
110.         signature.update(content.getBytes());
     
111.         return signature.sign();
     
112.     }
     
113. 
     
114.     //公钥验签
     
115.     public static boolean verify(String content, byte[] sign, ECPublicKey pubKey) throws Exception {
     
116.         //这里可以从证书中解析出签名算法名称
     
117.         //Signature signature = Signature.getInstance(getSigAlgName(priCert));
     
118.         Signature signature = Signature.getInstance(SIGNATURE);//"SHA256withECDSA"
     
119.         signature.initVerify(pubKey);
     
120.         signature.update(content.getBytes());
     
121.         return signature.verify(sign);
     
122.     }
     
123. 
     
124.     /**
     
125.      * 解析证书的签名算法，单独一本公钥或者私钥是无法解析的，证书的内容远不止公钥或者私钥
     
126.      * */
     
127.     private static String getSigAlgName(File certFile) throws Exception {
     
128.         CertificateFactory cf = CertificateFactory.getInstance("X.509", "BC");
     
129.         X509Certificate x509Certificate = (X509Certificate) cf.generateCertificate(new FileInputStream(certFile));
     
130.         return x509Certificate.getSigAlgName();
     
131.     }
     
132. }

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1班28李舫

1. 
   
2. 
   
3. import javax.crypto.Cipher;
   
4. import java.io.File;
   
5. import java.io.FileInputStream;
   
6. import java.security.*;
   
7. import java.security.cert.CertificateFactory;
   
8. import java.security.cert.X509Certificate;
   
9. import java.security.interfaces.ECPrivateKey;
   
10. import java.security.interfaces.ECPublicKey;
    
11. import java.util.Base64;
    
12. 
    
13. public class EccUtils {
    
14.     /**
    
15.      * @see org.bouncycastle.jcajce.provider.asymmetric.ec.KeyPairGeneratorSpi.ecParameters (line #173)
    
16.      * 192, 224, 239, 256, 384, 521
    
17.      * */
    
18.     private final static int KEY_SIZE = 256;//bit
    
19.     private final static String SIGNATURE = "SHA256withECDSA";
    
20. 
    
21.     static {
    
22.         Security.addProvider(new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());
    
23.     }
    
24. 
    
25.     private static void printProvider() {
    
26.         Provider provider = new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider();
    
27.         for (Provider.Service service : provider.getServices()) {
    
28.             System.out.println(service.getType() + ": "
    
29.                     + service.getAlgorithm());
    
30.         }
    
31.     }
    
32. 
    
33.     public static void main(String[] args) {
    
34.         try {
    
35.             KeyPair keyPair = getKeyPair();
    
36.             ECPublicKey pubKey = (ECPublicKey) keyPair.getPublic();
    
37.             ECPrivateKey priKey = (ECPrivateKey) keyPair.getPrivate();
    
38.             //System.out.println("[pubKey]:\n" + getPublicKey(keyPair));
    
39.             //System.out.println("[priKey]:\n" + getPrivateKey(keyPair));
    
40. 
    
41.             //测试文本
    
42.             String content = "abcdefg";
    
43. 
    
44.             //加密
    
45.             byte[] cipherTxt = encrypt(content.getBytes(), pubKey);
    
46.             //解密
    
47.             byte[] clearTxt = decrypt(cipherTxt, priKey);
    
48.             //打印
    
49.             System.out.println("content:" + content);
    
50.             System.out.println("cipherTxt["+cipherTxt.length+"]:" + new String(cipherTxt));
    
51.             System.out.println("clearTxt:" + new String(clearTxt));
    
52. 
    
53.             //签名
    
54.             byte[] sign = sign(content, priKey);
    
55.             //验签
    
56.             boolean ret = verify(content, sign, pubKey);
    
57.             //打印
    
58.             System.out.println("content:" + content);
    
59.             System.out.println("sign["+sign.length+"]:" + new String(sign));
    
60.             System.out.println("verify:" + ret);
    
61. 
    
62.         } catch (Exception e) {
    
63.             e.printStackTrace();
    
64.             System.out.println("[main]-Exception:" + e.toString());
    
65.         }
    
66.     }
    
67. 
    
68.     //生成秘钥对
    
69.     public static KeyPair getKeyPair() throws Exception {
    
70.         KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("EC", "BC");//BouncyCastle
    
71.         keyPairGenerator.initialize(KEY_SIZE, new SecureRandom());
    
72.         KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
    
73.         return keyPair;
    
74.     }
    
75. 
    
76.     //获取公钥(Base64编码)
    
77.     public static String getPublicKey(KeyPair keyPair) {
    
78.         ECPublicKey publicKey = (ECPublicKey) keyPair.getPublic();
    
79.         byte[] bytes = publicKey.getEncoded();
    
80.         return Base64.getEncoder().encodeToString(bytes);
    
81.     }
    
82. 
    
83.     //获取私钥(Base64编码)
    
84.     public static String getPrivateKey(KeyPair keyPair) {
    
85.         ECPrivateKey privateKey = (ECPrivateKey) keyPair.getPrivate();
    
86.         byte[] bytes = privateKey.getEncoded();
    
87.         return Base64.getEncoder().encodeToString(bytes);
    
88.     }
    
89. 
    
90.     //公钥加密
    
91.     public static byte[] encrypt(byte[] content, ECPublicKey pubKey) throws Exception {
    
92.         Cipher cipher = Cipher.getInstance("ECIES", "BC");
    
93.         cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, pubKey);
    
94.         return cipher.doFinal(content);
    
95.     }
    
96. 
    
97.     //私钥解密
    
98.     public static byte[] decrypt(byte[] content, ECPrivateKey priKey) throws Exception {
    
99.         Cipher cipher = Cipher.getInstance("ECIES", "BC");
    
100.         cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, priKey);
     
101.         return cipher.doFinal(content);
     
102.     }
     
103. 
     
104.     //私钥签名
     
105.     public static byte[] sign(String content, ECPrivateKey priKey) throws Exception {
     
106.         //这里可以从证书中解析出签名算法名称
     
107.         //Signature signature = Signature.getInstance(getSigAlgName(pubCert));
     
108.         Signature signature = Signature.getInstance(SIGNATURE);//"SHA256withECDSA"
     
109.         signature.initSign(priKey);
     
110.         signature.update(content.getBytes());
     
111.         return signature.sign();
     
112.     }
     
113. 
     
114.     //公钥验签
     
115.     public static boolean verify(String content, byte[] sign, ECPublicKey pubKey) throws Exception {
     
116.         //这里可以从证书中解析出签名算法名称
     
117.         //Signature signature = Signature.getInstance(getSigAlgName(priCert));
     
118.         Signature signature = Signature.getInstance(SIGNATURE);//"SHA256withECDSA"
     
119.         signature.initVerify(pubKey);
     
120.         signature.update(content.getBytes());
     
121.         return signature.verify(sign);
     
122.     }
     
123. 
     
124.     /**
     
125.      * 解析证书的签名算法，单独一本公钥或者私钥是无法解析的，证书的内容远不止公钥或者私钥
     
126.      * */
     
127.     private static String getSigAlgName(File certFile) throws Exception {
     
128.         CertificateFactory cf = CertificateFactory.getInstance("X.509", "BC");
     
129.         X509Certificate x509Certificate = (X509Certificate) cf.generateCertificate(new FileInputStream(certFile));
     
130.         return x509Certificate.getSigAlgName();
     
131.     }
     
132. }

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