C语言实现任何文件的加密解密功能

背景介绍

在实际开发中，有时会需要对一些敏感信息或重要文件进行加密操作，以保证数据安全性。在C语言中，可以通过一些加密算法，对文件进行加密和解密操作，从而实现对文件的保护。

实现步骤

整个加密解密过程可以分为以下几个步骤：

1. 读取需要进行加密/解密的文件；
2. 对读取到的内容进行转换，如加密算法的处理；
3. 将转换后的内容写入到新的文件中，实现加密/解密结果的输出；
4. 关闭文件。

下面以示例说明具体的实现过程。

示例1：简单的异或加密解密算法

下面简单介绍一种通过异或操作进行加密解密的算法，对于加密/解密操作，只需要将明文或密文与一个特定的密钥进行异或操作即可。

具体代码如下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define KEY 0x07 // 定义密钥

void encryptDecrypt(char *input)
{
    char *output = input;
    while (*input) {
        *output = *input ^ KEY;
        output++;
        input++;
    }
}

int main()
{
    FILE *fp_in, *fp_out;
    char ch;
    char fname[100];

    printf("请输入需要加密或解密的文件名（如：test.txt）: ");
    scanf("%s", fname);

    // 打开文件，并进行读写操作
    fp_in = fopen(fname, "rb");
    fp_out = fopen("temp.txt", "wb");

    if (fp_in == NULL) {
        printf("无法打开文件!\n");
        exit(1);
    }

    while ((ch = fgetc(fp_in)) != EOF) {
        fputc(ch, fp_out);
    }

    fclose(fp_in);
    fclose(fp_out);

    fp_in = fopen("temp.txt", "rb+");
    fp_out = fopen(fname, "wb");

    if (fp_in == NULL || fp_out == NULL) {
        printf("无法打开文件!\n");
        exit(1);
    }

    // 对读取到的文件内容进行加密或解密操作
    while ((ch = fgetc(fp_in)) != EOF) {
        char newCh = ch;
        encryptDecrypt(&newCh);
        fputc(newCh, fp_out);
    }

    fclose(fp_in);
    fclose(fp_out);

    // 删除中间文件
    remove("temp.txt");

    printf("文件加密/解密完成!\n");
    return 0;
}

运行这个程序，输入需要进行加密解密的文件名，程序将会自动进行加密解密操作，并输出加密/解密完成的提示。

示例2：AES对称加密算法

AES加密算法是对称加密算法中相对比较安全和流行的一种加密方式。在C语言中，可以使用第三方库openssl来实现AES加密解密操作。需要手动安装libssl-dev，在Ubuntu系统中，可以通过以下代码来进行安装

sudo apt-get install libssl-dev

具体代码如下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <openssl/aes.h>

#define CHUNK_SIZE 1024
#define KEY_SIZE 256

void encryptAES(char *inFileName, char *outFileName, char *key)
{
    FILE *inFile, *outFile;
    unsigned char *inBuffer, *outBuffer;
    unsigned char iv[AES_BLOCK_SIZE];
    size_t fileSize, blockSize;

    inFile = fopen(inFileName, "rb");
    if (inFile == NULL) {
        printf("无法打开文件!\n");
        exit(1);
    }

    // 获取文件大小
    fseek(inFile, 0, SEEK_END);
    fileSize = ftell(inFile);
    rewind(inFile);

    blockSize = (fileSize < CHUNK_SIZE) ? (fileSize + AES_BLOCK_SIZE) : CHUNK_SIZE;

    inBuffer = (unsigned char*)malloc(blockSize * sizeof(unsigned char));
    outBuffer = (unsigned char*)malloc(blockSize * sizeof(unsigned char));

    // 随机生成iv向量
    RAND_bytes(iv, AES_BLOCK_SIZE);

    // 初始化加密器
    AES_KEY aesKey;
    AES_set_encrypt_key((unsigned char*)key, KEY_SIZE, &aesKey);

    // 写入iv向量到输出文件中
    outFile = fopen(outFileName, "wb");
    fwrite(iv, sizeof(unsigned char), AES_BLOCK_SIZE, outFile);

    while (1) {
        size_t blockRead = fread(inBuffer, sizeof(unsigned char), blockSize, inFile);
        if (blockRead <= 0) {
            break;
        }

        // 使用AES算法加密数据块
        AES_cbc_encrypt(inBuffer, outBuffer, blockRead, &aesKey, iv, AES_ENCRYPT);
        fwrite(outBuffer, sizeof(unsigned char), blockRead, outFile);
    }

    fclose(inFile);
    fclose(outFile);

    free(inBuffer);
    free(outBuffer);

    printf("文件加密完成!\n");
}

void decryptAES(char *inFileName, char *outFileName, char *key)
{
    FILE *inFile, *outFile;
    unsigned char *inBuffer, *outBuffer;
    unsigned char iv[AES_BLOCK_SIZE];
    size_t fileSize, blockSize;

    inFile = fopen(inFileName, "rb");
    if (inFile == NULL) {
        printf("无法打开文件!\n");
        exit(1);
    }

    // 获取文件大小
    fseek(inFile, 0, SEEK_END);
    fileSize = ftell(inFile);
    rewind(inFile);

    blockSize = (fileSize < CHUNK_SIZE + AES_BLOCK_SIZE) ? (fileSize - AES_BLOCK_SIZE) : CHUNK_SIZE;

    inBuffer = (unsigned char*)malloc(blockSize * sizeof(unsigned char));
    outBuffer = (unsigned char*)malloc(blockSize * sizeof(unsigned char));

    // 读入iv向量数据
    size_t tmpRead = fread(iv, sizeof(unsigned char), AES_BLOCK_SIZE, inFile);
    if (tmpRead != AES_BLOCK_SIZE) {
        printf("文件不正确！\n");
        fclose(inFile);
        exit(1);
    }

    // 初始化解密器
    AES_KEY aesKey;
    AES_set_decrypt_key((unsigned char*)key, KEY_SIZE, &aesKey);

    // 按照块读取文件，使用AES算法解密数据块
    outFile = fopen(outFileName, "wb");
    while (1) {
        size_t blockRead = fread(inBuffer, sizeof(unsigned char), blockSize, inFile);
        if (blockRead <= 0) {
            break;
        }

        AES_cbc_encrypt(inBuffer, outBuffer, blockRead, &aesKey, iv, AES_DECRYPT);
        fwrite(outBuffer, sizeof(unsigned char), blockRead, outFile);

        // 最后一块需要特殊处理
        if (blockRead < blockSize) {
            if (!AES_cbc_encrypt(inBuffer, outBuffer, blockSize, &aesKey, iv, AES_DECRYPT)) {
                printf("最后一块解密失败！\n");
                exit(1);
            } else {
                fwrite(outBuffer, sizeof(unsigned char), fileSize - blockRead, outFile);
            }
        }
    }

    fclose(inFile);
    fclose(outFile);

    free(inBuffer);
    free(outBuffer);

    printf("文件解密完成！\n");
}


int main()
{
    char inFileName[100], outFileName[100], key[KEY_SIZE/8];

    printf("请输入需要加密的文件名: ");
    scanf("%s", inFileName);
    printf("请输入输出的加密文件名: ");
    scanf("%s", outFileName);
    printf("请输入密钥（长度为%d位）: ", KEY_SIZE/8);
    scanf("%s", key);

    encryptAES(inFileName, outFileName, key);

    printf("请输入需要解密的文件名: ");
    scanf("%s", inFileName);
    printf("请输入输出的解密文件名: ");
    scanf("%s", outFileName);
    printf("请输入密钥（长度为%d位）: ", KEY_SIZE/8);
    scanf("%s", key);

    decryptAES(inFileName, outFileName, key);

    return 0;
}

运行这个程序，输入需要加密的文件名和密钥，程序将会自动进行加密操作，并输出加密完成的提示。输入需要解密的文件名和密钥，程序将会自动进行解密操作，并输出解密完成的提示。

总结

通过C语言中的一些加密算法，可以对任意类型的文件进行加密解密操作，在实际开发中可以使用这些算法来保护文件的安全性，避免敏感信息泄露。同时，需要注意在进行加密解密操作时，文件的读取和写入操作是否正确，以及所使用的算法的安全性和可靠性等因素。