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c语言如何给文件加密

C语言如何给文件加密：使用加密算法、借助外部库、实现文件读取与写入

文件加密是保护数据安全的重要手段。在C语言中，可以通过实现加密算法、借助外部库、进行文件读取与写入等方法来实现文件加密。其中，使用加密算法是最为核心的方法之一。详细来说，加密算法将明文转换为密文，确保文件内容在未经授权的情况下无法被读取。常用的加密算法包括对称加密（如AES、DES）和非对称加密（如RSA）。

使用加密算法不仅可以有效保护文件内容，还可以结合其他方法如借助外部库（如OpenSSL）和文件I/O操作，实现更复杂和安全的文件加密功能。以下将详细介绍几种常见的方法和步骤，帮助你在C语言中实现文件加密。

一、加密算法的选择与实现

1、对称加密算法

对称加密算法使用相同的密钥进行加密和解密。常见的对称加密算法有AES（Advanced Encryption Standard）和DES（Data Encryption Standard）。

AES加密算法

AES是一种高效且安全的对称加密算法，被广泛应用于各种加密需求中。以下是使用C语言实现AES加密的基本步骤：

  1. 密钥生成：需要生成一个固定长度的密钥（例如128位、192位或256位）。
  2. 数据分块：AES算法对数据按块进行加密，每块通常为128位。
  3. 加密过程：按照AES算法的步骤，对每个数据块进行加密。
  4. 文件写入：将加密后的数据写入文件，形成密文文件。

示例代码：

#include <openssl/aes.h>


#include <stdio.h>


#include <stdlib.h>


#include <string.h>


void aes_encrypt(const unsigned char *input, unsigned char *output, const AES_KEY *key) {


    AES_encrypt(input, output, key);


}


int main() {


    // 初始化密钥


    unsigned char aes_key[16] = "mysecretkey12345"; 


    AES_KEY encrypt_key;


    AES_set_encrypt_key(aes_key, 128, &encrypt_key);


    // 打开文件


    FILE *input_file = fopen("input.txt", "rb");


    FILE *output_file = fopen("output.enc", "wb");


    if (input_file == NULL || output_file == NULL) {


        perror("File opening failed");


        return EXIT_FAILURE;


    }


    unsigned char input_block[16], output_block[16];


    size_t bytes_read;


    // 读取文件并加密


    while ((bytes_read = fread(input_block, 1, 16, input_file)) > 0) {


        if (bytes_read < 16) {


            memset(input_block + bytes_read, 0, 16 - bytes_read);


        }


        aes_encrypt(input_block, output_block, &encrypt_key);


        fwrite(output_block, 1, 16, output_file);


    }


    fclose(input_file);


    fclose(output_file);


    return 0;


}

2、非对称加密算法

非对称加密算法使用一对密钥（公钥和私钥）进行加密和解密。常见的非对称加密算法有RSA（Rivest-Shamir-Adleman）。

RSA加密算法

RSA是一种广泛应用于数据加密和数字签名的非对称加密算法。以下是使用C语言实现RSA加密的基本步骤：

  1. 密钥生成：生成公钥和私钥对。
  2. 数据加密：使用公钥对数据进行加密。
  3. 文件写入：将加密后的数据写入文件，形成密文文件。

示例代码：

#include <openssl/rsa.h>


#include <openssl/pem.h>


#include <openssl/err.h>


#include <stdio.h>


#include <stdlib.h>


RSA *create_rsa_key() {


    int ret = 0;


    RSA *rsa = RSA_new();


    BIGNUM *bne = BN_new();


    ret = BN_set_word(bne, RSA_F4);


    if (ret != 1) {


        RSA_free(rsa);


        BN_free(bne);


        return NULL;


    }


    ret = RSA_generate_key_ex(rsa, 2048, bne, NULL);


    if (ret != 1) {


        RSA_free(rsa);


        BN_free(bne);


        return NULL;


    }


    BN_free(bne);


    return rsa;


}


void rsa_encrypt(RSA *rsa, const unsigned char *input, unsigned char *output) {


    int len = RSA_public_encrypt(strlen((char *)input), input, output, rsa, RSA_PKCS1_OAEP_PADDING);


    if (len == -1) {


        ERR_print_errors_fp(stderr);


    }


}


int main() {


    // 创建RSA密钥对


    RSA *rsa = create_rsa_key();


    if (rsa == NULL) {


        fprintf(stderr, "Failed to create RSA keyn");


        return EXIT_FAILURE;


    }


    // 打开文件


    FILE *input_file = fopen("input.txt", "rb");


    FILE *output_file = fopen("output.enc", "wb");


    if (input_file == NULL || output_file == NULL) {


        perror("File opening failed");


        return EXIT_FAILURE;


    }


    unsigned char input_block[256], output_block[256];


    size_t bytes_read;


    // 读取文件并加密


    while ((bytes_read = fread(input_block, 1, 256, input_file)) > 0) {


        rsa_encrypt(rsa, input_block, output_block);


        fwrite(output_block, 1, 256, output_file);


    }


    fclose(input_file);


    fclose(output_file);


    RSA_free(rsa);


    return 0;


}

二、借助外部库实现文件加密

借助外部库可以简化加密的实现过程，提高安全性和效率。OpenSSL是一个常用的加密库，支持多种加密算法。

1、使用OpenSSL库实现AES加密

OpenSSL提供了丰富的加密功能，以下是使用OpenSSL库实现AES加密的示例代码：

#include <openssl/aes.h>


#include <openssl/rand.h>


#include <stdio.h>


#include <stdlib.h>


#include <string.h>


void handleErrors(void) {


    ERR_print_errors_fp(stderr);


    abort();


}


int main() {


    // 初始化密钥和IV


    unsigned char key[16], iv[AES_BLOCK_SIZE];


    if (!RAND_bytes(key, sizeof(key)) || !RAND_bytes(iv, sizeof(iv))) {


        handleErrors();


    }


    // 打开文件


    FILE *input_file = fopen("input.txt", "rb");


    FILE *output_file = fopen("output.enc", "wb");


    if (input_file == NULL || output_file == NULL) {


        perror("File opening failed");


        return EXIT_FAILURE;


    }


    unsigned char input_block[AES_BLOCK_SIZE], output_block[AES_BLOCK_SIZE];


    size_t bytes_read;


    // 创建AES加密上下文


    AES_KEY encrypt_key;


    AES_set_encrypt_key(key, 128, &encrypt_key);


    // 读取文件并加密


    while ((bytes_read = fread(input_block, 1, AES_BLOCK_SIZE, input_file)) > 0) {


        if (bytes_read < AES_BLOCK_SIZE) {


            memset(input_block + bytes_read, 0, AES_BLOCK_SIZE - bytes_read);


        }


        AES_cfb128_encrypt(input_block, output_block, AES_BLOCK_SIZE, &encrypt_key, iv, &num, AES_ENCRYPT);


        fwrite(output_block, 1, AES_BLOCK_SIZE, output_file);


    }


    fclose(input_file);


    fclose(output_file);


    return 0;


}

2、使用OpenSSL库实现RSA加密

同样，可以使用OpenSSL库实现RSA加密，以下是示例代码：

#include <openssl/rsa.h>


#include <openssl/pem.h>


#include <openssl/err.h>


#include <stdio.h>


#include <stdlib.h>


RSA *create_rsa_key() {


    int ret = 0;


    RSA *rsa = RSA_new();


    BIGNUM *bne = BN_new();


    ret = BN_set_word(bne, RSA_F4);


    if (ret != 1) {


        RSA_free(rsa);


        BN_free(bne);


        return NULL;


    }


    ret = RSA_generate_key_ex(rsa, 2048, bne, NULL);


    if (ret != 1) {


        RSA_free(rsa);


        BN_free(bne);


        return NULL;


    }


    BN_free(bne);


    return rsa;


}


void rsa_encrypt(RSA *rsa, const unsigned char *input, unsigned char *output) {


    int len = RSA_public_encrypt(strlen((char *)input), input, output, rsa, RSA_PKCS1_OAEP_PADDING);


    if (len == -1) {


        ERR_print_errors_fp(stderr);


    }


}


int main() {


    // 创建RSA密钥对


    RSA *rsa = create_rsa_key();


    if (rsa == NULL) {


        fprintf(stderr, "Failed to create RSA keyn");


        return EXIT_FAILURE;


    }


    // 打开文件


    FILE *input_file = fopen("input.txt", "rb");


    FILE *output_file = fopen("output.enc", "wb");


    if (input_file == NULL || output_file == NULL) {


        perror("File opening failed");


        return EXIT_FAILURE;


    }


    unsigned char input_block[256], output_block[256];


    size_t bytes_read;


    // 读取文件并加密


    while ((bytes_read = fread(input_block, 1, 256, input_file)) > 0) {


        rsa_encrypt(rsa, input_block, output_block);


        fwrite(output_block, 1, 256, output_file);


    }


    fclose(input_file);


    fclose(output_file);


    RSA_free(rsa);


    return 0;


}

三、文件读取与写入操作

文件读取与写入是实现文件加密过程中不可或缺的部分。通过标准的C语言文件I/O函数，可以高效地读取和写入文件内容。

1、文件读取操作

使用fopen、fread等函数可以方便地读取文件内容，并将其存储到缓冲区中。

示例代码：

#include <stdio.h>


#include <stdlib.h>


void read_file(const char *filename) {


    FILE *file = fopen(filename, "rb");


    if (file == NULL) {


        perror("File opening failed");


        return;


    }


    unsigned char buffer[256];


    size_t bytes_read;


    while ((bytes_read = fread(buffer, 1, sizeof(buffer), file)) > 0) {


        // 处理读取的数据


    }


    fclose(file);


}

2、文件写入操作

使用fwrite函数可以将加密后的数据写入文件，形成密文文件。

示例代码：

#include <stdio.h>


#include <stdlib.h>


void write_file(const char *filename, const unsigned char *data, size_t data_len) {


    FILE *file = fopen(filename, "wb");


    if (file == NULL) {


        perror("File opening failed");


        return;


    }


    fwrite(data, 1, data_len, file);


    fclose(file);


}

四、综合实现文件加密

通过将加密算法、外部库以及文件I/O操作结合起来，可以实现一个完整的文件加密流程。

1、完整的AES文件加密实现

以下是一个完整的AES文件加密实现示例：

#include <openssl/aes.h>


#include <openssl/rand.h>


#include <stdio.h>


#include <stdlib.h>


#include <string.h>


void handleErrors(void) {


    ERR_print_errors_fp(stderr);


    abort();


}


int main() {


    // 初始化密钥和IV


    unsigned char key[16], iv[AES_BLOCK_SIZE];


    if (!RAND_bytes(key, sizeof(key)) || !RAND_bytes(iv, sizeof(iv))) {


        handleErrors();


    }


    // 打开文件


    FILE *input_file = fopen("input.txt", "rb");


    FILE *output_file = fopen("output.enc", "wb");


    if (input_file == NULL || output_file == NULL) {


        perror("File opening failed");


        return EXIT_FAILURE;


    }


    unsigned char input_block[AES_BLOCK_SIZE], output_block[AES_BLOCK_SIZE];


    size_t bytes_read;


    // 创建AES加密上下文


    AES_KEY encrypt_key;


    AES_set_encrypt_key(key, 128, &encrypt_key);


    // 读取文件并加密


    while ((bytes_read = fread(input_block, 1, AES_BLOCK_SIZE, input_file)) > 0) {


        if (bytes_read < AES_BLOCK_SIZE) {


            memset(input_block + bytes_read, 0, AES_BLOCK_SIZE - bytes_read);


        }


        AES_cfb128_encrypt(input_block, output_block, AES_BLOCK_SIZE, &encrypt_key, iv, &num, AES_ENCRYPT);


        fwrite(output_block, 1, AES_BLOCK_SIZE, output_file);


    }


    fclose(input_file);


    fclose(output_file);


    return 0;


}

2、完整的RSA文件加密实现

以下是一个完整的RSA文件加密实现示例：

#include <openssl/rsa.h>


#include <openssl/pem.h>


#include <openssl/err.h>


#include <stdio.h>


#include <stdlib.h>


RSA *create_rsa_key() {


    int ret = 0;


    RSA *rsa = RSA_new();


    BIGNUM *bne = BN_new();


    ret = BN_set_word(bne, RSA_F4);


    if (ret != 1) {


        RSA_free(rsa);


        BN_free(bne);


        return NULL;


    }


    ret = RSA_generate_key_ex(rsa, 2048, bne, NULL);


    if (ret != 1) {


        RSA_free(rsa);


        BN_free(bne);


        return NULL;


    }


    BN_free(bne);


    return rsa;


}


void rsa_encrypt(RSA *rsa, const unsigned char *input, unsigned char *output) {


    int len = RSA_public_encrypt(strlen((char *)input), input, output, rsa, RSA_PKCS1_OAEP_PADDING);


    if (len == -1) {


        ERR_print_errors_fp(stderr);


    }


}


int main() {


    // 创建RSA密钥对


    RSA *rsa = create_rsa_key();


    if (rsa == NULL) {


        fprintf(stderr, "Failed to create RSA keyn");


        return EXIT_FAILURE;


    }


    // 打开文件


    FILE *input_file = fopen("input.txt", "rb");


    FILE *output_file = fopen("output.enc", "wb");


    if (input_file == NULL || output_file == NULL) {


        perror("File opening failed");


        return EXIT_FAILURE;


    }


    unsigned char input_block[256], output_block[256];


    size_t bytes_read;


    // 读取文件并加密


    while ((bytes_read = fread(input_block, 1, 256, input_file)) > 0) {


        rsa_encrypt(rsa, input_block, output_block);


        fwrite(output_block, 1, 256, output_file);


    }


    fclose(input_file);


    fclose(output_file);


    RSA_free(rsa);


    return 0;


}

通过以上步骤和示例代码，可以在C语言中实现文件加密。选择合适的加密算法、借助外部库、实现文件读取与写入操作，是实现文件加密的关键。借助这些方法和工具，可以有效地保护文件内容的安全，防止未经授权的访问。

相关问答FAQs：

1. 为什么需要对文件进行加密？
文件加密可以帮助保护文件中的敏感信息，防止未经授权的访问和泄露。加密可以提供额外的安全性，确保只有授权的用户可以解密和查看文件内容。

2. 如何使用C语言给文件加密？
使用C语言可以通过以下步骤给文件加密：

  • 打开要加密的文件，以读取文件内容。
  • 读取文件中的数据，并使用加密算法对数据进行加密。常见的加密算法包括AES、DES等。
  • 将加密后的数据写入到新的文件中，或者覆盖原文件。
  • 关闭文件，确保加密操作完成。

3. C语言中有哪些常用的加密算法？
C语言中有多种常用的加密算法可供选择，例如：

  • 对称加密算法：AES、DES、3DES等，这些算法使用相同的密钥进行加密和解密。
  • 非对称加密算法：RSA、DSA等，这些算法使用公钥和私钥进行加密和解密。
  • 哈希算法：MD5、SHA-1、SHA-256等，这些算法可以生成唯一的哈希值，用于验证文件的完整性和一致性。

记得在使用加密算法时，要选择安全性较高的算法，并妥善保管密钥，以确保文件的安全性。

原创文章，作者：Edit2，如若转载，请注明出处：https://docs.pingcode.com/baike/1246044

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