java图像加密

0 前言

为了保护服务器的图像数据，需要用一个图像加密算法来加密服务器的图像：一开始找了一种基于混沌的图像加密算法，效果还是很理想的，是把矩阵图像上的像素点进行上下左右的混乱；后来发现加密后图像会变大，使用了简单的异或原理来加密图像；最后把加密算法应用到项目上，需要递归创建于源文件相同的目录结构和加密解密放置。

1 关于图像

我们平时看到的图像可能都是压缩过的，所以在程序里打开图像矩阵后可能会变大，，然后在加密过程中由于算法的原因图像又会变大，最后在存储的时候又没有对图像进行压缩，没有进行压缩，所以会导致最后图像变大。我把服务器的11G图像用基于混沌算法加密后超出了100多G（搞事搞事），所以后来换了直接对二进制异或的算法（简单粗暴ORZ）。

一般有JPG和PNG两种格式，而JPG（24位）一般是有损压缩的，图片会失真；而PNG是无损压缩（一般是24位，RGB三种颜色各8，也有32位，RGB再加上一个透明度，即ARGB四个通道*8），所以保存为PNG格式的话图片会相对大一些。另外在windows你修改拓展名是没有用的，一张PNG修改了后缀名为JPG实际上还是PNG，由文件二进制信息决定的，不要被拓展名欺骗了，所以你在程序里存储文件名后面加个JPG也是没卵用的，它决定于程序接口API存储图像的实现方式，一般会让在API方法里让你选择哪种格式保存。

然后考虑到如果自己压缩，怕损失了图像的信息（虽然已经保存下来的图像也是压缩过的），也不知道会不会对图像识别造成影响，所以最后还是放弃了，决定找别的算法，不会改变大小（改变原来的数据）的算法。

2  异或加密

简单粗暴的原理，比如输入a异或一个常量等于b，然后我们用b异或这个常量又可以得到a。所以我们可以把图像用二进制字节的方式读出来，然后异或一个随机常量，之后解密的时候再异或这个随机常量（随机常量用一个keyFile存起来），考虑到每个字节都要生成一个随机常量就太多了，可以对每张图像都只生成常数个来循环使用。下面展示一下加密的简单伪码实现。

private static final int KEY_NUM = 999;
BufferedOutputStream keyFile = new BufferedOutputStream(keyFileName);
ArrayList<Integer> keys = new ArrayList<Integer>(KEY_NUM);

for(int i=0;i<KEY_NUM;i++) {
int key = rand.nextInt(Byte.MAX_VALUE);
keys.add(key);
keyFile.write(key);
}

BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(src);
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(des);
while((len=bis.read()) != -1) {
int key = keys.get(i % KEY_NUM);
i++;
bos.write(len^key);
}

3 对项目图像进行加密

为了通用，写了一个方法类来对文件夹下的所有图像进行加密，大致用法如下。

Usage: [enc sourceDir encryptDir keyDir | dec encryptDir decryptDir keyDir]

example1:[enc /home /secure/enc /secure/key]

example2:[dec /secure/enc/home /secure/dec /secure/key]

程序会把源图像目录sourceDir（包括这个根目录）的目录结构复制到加密目录encryptDir和key目录keyDir下，然后把sourceDir下对应位置的文件加密，然后保存到encryptDir和keyDir下。解密也是同理，但是解密时候输入的加密目录要加密根目录的下一层，比如根目录是/secure/enc/，要使用/secure/enc/home，这个看了具体实现就明白了。其实就是简单的递归查找文件目录和复制以及加密解密后的放置。涉及到源图像目录，加密目录，解密目录和key目录。