自己独立设计的字符串加密算法

2006年08月23日 18:12:00

自己独立设计的字符串加密算法

作者：成晓旭

这是本人自行设计的第一个数据加密算法，当初是想设计成分组的对称加密算法，但后来工作一忙，就没有实现，就草草完成便开始应用起来了。但是目前的混淆度已经能够满足绝大多数的简单加密应用。

1、 简介：

设计一个算法，对字符串进行加密和解决，要求有一定的混淆度，并且，无须复杂的密钥管理。为简化应用，我将混淆码(类似于密钥)直接混淆存储在加密后密文中。

2、 算法设计：

开始想将此算法设计成分组的对称加密算法，所以在算法的核心处理轮尽可能地选择"对称"的计算方法：比较异或、字节内转换、对称倒。

此算法设计成三大步骤：输入调整，核心加、解密过程，输出调整。

1、 输入调整：就是用混淆码将源串调整成长度为8的整数倍的新串，以作为核心处理过程的输入。

2、 输出调整：就是将通过核心处理过程计算后的结果串，按输出要求进行转换。加密时，就是转换成希望的密文串；解密时，转换成希望的明文串。

3、 核心处理过程：是整个算法的核心过程，主要包括位异或、左右倒置、交换字节、移位等几个子过程。

3.1：位异或：对串的每一个Byte位进行异或运算；

3.2：左右倒置：对串进行镜像对称处理，将串分成前后两部分，完成对换。

3.3：交换字节：对每一个Byte的前、后半字节进行镜像对称倒置。

3.4：移位：对串进行移位处理。

具体的加、解密处理过程如下图所示：

3、 算法点评：

1、 此算法没有实现正在的对称加密算法。只需要对输入、输出调整过程进行优化，并且，重新调整核心处理过程的计算顺序，就可以了。

2、 源码演示的版本有些缺陷：最大处理串长度为255，应该进行优化；并且混淆码过于粗糙，也有待优化；对混淆码的应用不全面，处理之后，混淆码主要集中在密文的部分区段，分布不够均匀，混淆程度也不够充分。

4、 算法源码：

//------------------------------------------------------------------------------
//
// 产品名称:自有版权的字符串加密算法
// 产品简介:将字符串按自行独立设计的加密算法进行加、解密处理
// 产品作者:成晓旭
// E-Main: CXXSoft@sohu.com
// 产品版本:1.0版
// 版权所有:成晓旭
// 备注: 任何人使用此类时,请保留此段自述文件,谢谢!
// 单元文件:unSecurity.pas
// 单元说明:算法类TCXXStrSecurity的定义及实现
// 开发时间:2004-12-25
// 设计本加、解密算法，并用原型程序测试、实现
// 修改时间:2005-01-15
// 增加加、解密返回、输入串码制属性更新功能
//------------------------------------------------------------------------------
unit unSecurity;

interface
uses
SysUtils;
type
TCXXStrSecurity = class
private
//本算法的加密最终结果标志(true:字节码串/false:字符串)
isByteResult:boolean;
//本算法的字符串长度位数目(16制式)
lenStrWidth:Byte;
//本算法要求的最小模糊字符串
minTextLen:Word;
//本算法处理的最大串长度
maxStrLen:Word;
//本算法的串移位位数
bitStrMoved:Byte;
//根据本算法的处理规则,以加密前明文进行串调整
function TransFillText(const strText:string):string;
//根据本算法的处理规则,以加密后密文进行串调整
function ReTransFillText(const strText:string; const mvSize: Byte):string;
//将字符串转换成Ascii码串的方法
function TransStringToNumber(const strText:string):string;
//将一个字节的前后两个半字节互换的方法
function ChangeNumber(const byt:Byte):Byte;
//将字符串循环移动的方法(左移/右移)
function MoveTextByCircle(const strText:string;const mvSize:Byte;const isFromHead:boolean):string;
//将字符串内每个字节的前后两个半字节互换的方法
function ExChangeNumber(const strText:string):string;
//将字符串进行前后倒置的方法
function RevertString(const strText:string):string;
//将字符串的相邻两位进行调换的方法
function TransOneByte(const strText:string):string;
//将Ascii码串转换后常规字符串的方法
function TransNumberToString(const strText:string):string;
//将字符串进行位异或处理方法
function XORString(const strText:string):string;
public
//本算法的加、解密处理成功标志(true:成功,否则:失败)
isOK:boolean;
//本算法的处理过程消息
Msg:string;
constructor Create(const isReturnByte:boolean);
//字符串加密方法
function EncodeString(const strText:string):string;overload;
//字符串加密方法
function EncodeString(const strText:string;const isByteStr:boolean):string;overload;
//字符串解密方法
function DecodeString(const strPassword:string):string;overload;
//字符串解密方法
function DecodeString(const strPassword:string;const isByteStr:boolean):string;overload;
end;
implementation

...{ TCXXStrSecurity }

function TCXXStrSecurity.ChangeNumber(const byt: Byte): Byte;
begin
Result := (byt mod 16) * 16 + (byt div 16);
end;

constructor TCXXStrSecurity.Create(const isReturnByte:boolean);
const
default_MoveBit = 5;
begin
minTextLen := 6;
lenStrWidth := 2;
maxStrLen := 255;
bitStrMoved := 5;
isByteResult := isReturnByte;
end;

function TCXXStrSecurity.EncodeString(const strText: string): string;
var
str:string;
begin
str := '';
str := TransFillText(strText);
str := XORString(str);
str := RevertString(str);
str := TransOneByte(str);
str := TransStringToNumber(str);
str := ExChangeNumber(str);
str := MoveTextByCircle(str,bitStrMoved,true);
if NOT isByteResult then
str := TransNumberToString(str);
Result := str;
end;

function TCXXStrSecurity.ExChangeNumber(const strText: string): string;
var
len,i:Word;
begin
len := Length(strText);
for i := 0 to len div 2 - 1 do
begin
Result := Result + IntToHex(ChangeNumber(StrToInt('$'+Copy(strText,i*2+1,2))),2);
end;
end;

function TCXXStrSecurity.MoveTextByCircle(const strText: string;
const mvSize: Byte; const isFromHead: boolean): string;
var
len:Word;
begin
len := Length(strText);
if isFromHead then
Result := Copy(strText,mvSize+1,len-mvSize) + Copy(strText,1,mvSize)
else
Result := Copy(strText,len-mvSize+1,mvSize) + Copy(strText,1,len-mvSize);
end;

function TCXXStrSecurity.DecodeString(const strPassword: string): string;
var
str:string;
begin
str := strPassword;
if NOT isByteResult then
str := TransStringToNumber(str);
str := MoveTextByCircle(str,bitStrMoved,false);
str := ExChangeNumber(str);
str := TransNumberToString(str);
str := TransOneByte(str);
str := RevertString(str);
str := XORString(str);
str := ReTransFillText(str,bitStrMoved);
Result := str;
end;

function TCXXStrSecurity.ReTransFillText(const strText: string; const mvSize: Byte): string;
var
len:Word;
begin
len := StrToInt('$'+Copy(strText,1,lenStrWidth));
Result := Copy(strText,lenStrWidth+1,len);
end;

function TCXXStrSecurity.RevertString(const strText: string): string;
var
i,len:word;
t:char;
pch:PChar;
begin
pch := PChar(strText);
len := Length(strText);
for i := 0 to len div 2 -1 do
begin
//ChangeChar(pch[i],pch[len-1-i]);
t := pch[i];
pch[i] := pch[len-1-i];
pch[len-1-i] := t;
end;
Result := String(pch);
end;

function TCXXStrSecurity.TransFillText(const strText: string): string;
var
i,oLen:Word;
str,strPower:string;
begin
strPower := FormatDateTime('HHMMSS',Now());
//strPower := RevertString(strPower);
//strPower := TransOneByte(strPower);
str := strText;
oLen := Length(str);
i := 1;
while(Length(str) > minTextLen) do
begin
str := str + strPower[i];
Inc(i);
end;
Result := IntToHex(oLen,lenStrWidth)+str;
end;

function TCXXStrSecurity.TransNumberToString(const strText: string): string;
var
i:word;
begin
Result := '';
for i := 0 to Length(strText) div 2 - 1 do
begin
Result := Result +CHR(StrToInt('$'+Copy(strText,i*2+1,2)));
end;
end;

function TCXXStrSecurity.TransOneByte(const strText: string): string;
var
i,len:word;
t:char;
pch:PChar;
begin
pch := PChar(strText);
len := Length(strText);
for i := 0 to len div 2 - 1 do
begin
t := pch[2*i];
pch[2*i] := pch[2*i+1];
pch[2*i+1] := t;
end;
Result := String(pch);
end;

function TCXXStrSecurity.TransStringToNumber(const strText: string): string;
var
len,i:Word;
str:string;
begin
len := Length(strText);
str := '';
for i := 1 to len do
begin
str := str + IntToHex(Ord(strText[i]),2);
end;
Result := str;
end;

function TCXXStrSecurity.XORString(const strText: string): string;
var
len,k:word;
b:Byte;
begin
Result := '';
len := Length(strText);
for k := 1 to len do
begin
b := Ord(strText[k]);
if k mod 2 =0 then
b := b xor k
else
b := b xor (len-k);
Result := Result + CHR(b);
end;
end;

function TCXXStrSecurity.DecodeString(const strPassword: string;
const isByteStr: boolean): string;
begin
isByteResult := isByteStr;
Result := DecodeString(strPassword);
end;

function TCXXStrSecurity.EncodeString(const strText: string;
const isByteStr: boolean): string;
begin
isByteResult := isByteStr;
Result := EncodeString(strText);
end;

end.

5、 应用适应器源码：

//------------------------------------------------------------------------------
//
// 产品名称:自有版权的字符串加密算法
// 产品简介:将字符串按自行独立设计的加密算法进行加、解密处理
// 产品作者:成晓旭
// E-Main: CXXSoft@sohu.com
// 产品版本:1.0版
// 版权所有:成晓旭
// 备注: 任何人使用此类时,请保留此段自述文件,谢谢!
// 单元文件:unSecurityAdapter.pas
// 单元说明:算法接口类TCXXStrSecurity的定义及实现
// 开发时间:2006-06-27
// 增加接口类,封闭对算法类的管理细节,以方便客户使用
//------------------------------------------------------------------------------
unit unSecurityAdapter;

interface

uses
unSecurity;

type
TSecurityAdapter = class
private
public
//字符串加密方法
class function EncodeString(const strText:string):string;
//字符串解密方法
class function DecodeString(const strPassword:string):string;
end;

implementation

var
security:TCXXStrSecurity;

...{ TSecurityAdapter }

class function TSecurityAdapter.DecodeString(
const strPassword: string): string;
begin
Result := '';
if Assigned(security) then
Result := security.DecodeString(strPassword,true);
end;

class function TSecurityAdapter.EncodeString(const strText: string): string;
begin
Result := '';
if Assigned(security) then
Result := security.EncodeString(strText,true);
end;

initialization
security := TCXXStrSecurity.Create(false);
finalization
security.Free();
security := nil;
end.

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