用DELPHI实现文件加密压缩

2019-11-18 18:16:40

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用DELPHI实现文件加密压缩

作者: e梦缘 (wnhoo)
Mail:wnhoo@163.com
风花雪月 e梦情缘

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概述：
在这篇文件中，讲述对单个文件的数据加密、数据压缩、自解压的实现。同样，也可以实现对多个文件或文件夹的压缩，只要稍加修改便可实现。

关键字：加密压缩、Zlib、流、资源文件

引　言：
在日常中，我们一定使用过WINZip、WINRAR这样的出名的压缩软件，就是我们开发软件过程中不免要遇到数据加密、数据压缩的问题！本文中就这一技术问题展开探讨,同时感谢各位网友的技巧,在我每次面对问题要解决的时候,是你们辛苦地摸索出来的技巧总是让我豁然开朗,问题迎刃而解。本篇文章主要是运用DELPH的强大的流处理方面的技巧来实现的数据加密压缩，并用于实际的软件程序开发中，将我个人的心得、开发经验写出来与大家分享。

1、系统功能
1）、数据压缩
使用DELPHI提供的两个流类（TComPRessionStream和TDecompressionStream）来完成数据的压缩和解压缩。
2）、数据加密压缩
通过Delphi编程中“流”的应用实现数据加密，主要采用Tstream的两个派生类Tfilestream、Tmemorystream 来完成的；其中数据压缩部分采用1）的实现方法
3）、双击压缩文件自动关联解压
通过更改注册表的实现扩展名与程序文件的关联，主要采用Tregistry；并且，API函数SHChangeNotify实现注册效果的立即呈现。
4）、可生成自解压文件
自解压的文件实现数据压缩1）与数据加密压缩2）的自动解压；并且，通过资源文件的使用实现可执行的自解压文件与数据文件的合并，来完成数据的自解压实现。

2、系统实现
2.1、工作原理
按此在新窗口打开图片

2.2、关键技术的讲述
（一）ZLIB
1）、基类 TCustomZlibStream：是类TCompressionStream和TDecompressionStream 类的基类，它主要有一个属性： OnProgress，在类进行压缩或解压缩的过程中会发生这个的事件。
格式：Procedure OnProgress (Sender: TObject); dynamic;
2）、压缩类TCompressionStream：除了继承了基类的OnProgress 属性外，又增加了一个属性：CompressionRate，它的定义如下：
Property CompressionRate: Single read GetCompressionRate;
通过这个属性，可以得到压缩比。
它的几个重要的方法定义如下：
Constructor TCompressionStream.Create (CompressionLevel: TCompressionLevel; Dest: TStream);
其中：TcompressionLevel（压缩类型），它由如下几个定义：
　　　１）、 clNone ：不进行数据压缩；
　　　２）、 clFastest：进行快速压缩，牺牲压缩效率；
　　　３）、 clDefault：进行正常压缩；
　　　４）、 clMax：进行最大化压缩，牺牲速度；
Dest：目的流，用于存放压缩过的数据。
Function TCompressionStream.Write (const Buffer; Count: Longint): Longint;
其中：Buffer：需要压缩的数据；
　　　Count: 需要压缩的数据的字节数；
函数返回写入流的字节数。
注意：压缩类TCompressionStream的数据只能是写入的，如果试图从其内部读取数据，将发生一个"Error "异常。需要压缩的数据通过方法 Write写入流中，在写入的过程中就被压缩，并保存在由构造函数提供的内存流（TmemoryStream）中,同时触发 OnProcess 事件。
3）、解压缩类 TDecompressionStream :和压缩类TcompressionStream相反，它的数据是只能读出的，如果试图往其内部写数据，将发生一个"Error "异常。
它的几个重要方法定义如下：
构造函数：Constructor Create(Source: TStream);
　　其中：Source 是保存着压缩数据的流；
Function Read(var Buffer; Count: Longint): Longint;
　　数据读出函数，Buffer：存数据缓冲区；Count: 缓冲区的大小；
　　函数返回读出的字节数。数据在读出的过程中，数据被解压缩，并触发 OnProcess 事件。

（二）流
在Delphi中，所有流对象的基类为TStream类，其中定义了所有流的共同属性和方法。
TStream类中定义的属性如下：
1）、Size:此属性以字节返回流中数据大小。
2）、Position:此属性控制流中存取指针的位置。

Tstream中定义的虚方法有四个：
1）、Read:此方法实现将数据从流中读出，返回值为实际读出的字节数，它可以小于或等于指定的值。
2）、Write:此方法实现将数据写入流中，返回值为实际写入流中的字节数。
3）、Seek:此方法实现流中读取指针的移动，返回值为移动后指针的位置。
函数原形为：Function Seek(Offset:Longint;Origint:Word):Longint;virtual;abstract;
参数Offset为偏移字节数,参数Origint指出Offset的实际意义，其可能的取值如下：
soFromBeginning:Offset为指针距离数据开始的位置。此时Offset必须大于或者等于零。
soFromCurrent:Offset为移动后指针与当前指针的相对位置。
soFromEnd:Offset为移动后指针距离数据结束的位置。此时Offset必须小于或者等于零。
4）、Setsize:此方法实现改变数据的大小。

另外，TStream类中还定义了几个静态方法：
1）、ReadBuffer:此方法的作用是从流中当前位置读取数据，跟上面的Read相同。
注意：当读取的数据字节数与需要读取的字节数不相同时，将产生EReadError异常。
2）、WriteBuffer:此方法的作用是在当前位置向流写入数据，跟上面的Write相同。
注意：当写入的数据字节数与需要写入的字节数不相同时，将产生EWriteError异常。
3）、CopyFrom:此方法的作用是从其它流中拷贝数据流。
函数原形为：Function CopyFrom(Source:TStream;Count:Longint):Longint;
参数Source为提供数据的流，Count为拷贝的数据字节数。当Count大于0时，CopyFrom从Source参数的当前位置拷贝Count个字节的数据；当Count等于0时，CopyFrom设置Source参数的Position属性为0,然后拷贝Source的所有数据；

Tstream常见派生类：
TFileStream       (文件流的存取)
TStringStream     (处理内存中的字符串类型数据)
TmemoryStream     (对于工作的内存区域数据处理)
TBlobStream       (BLOB类型字段的数据处理)
TwinSocketStream  (socket的读写处理)
ToleStream        (COM接口的数据处理)
TresourceStream   (资源文件流的处理)
其中最常用的是TFileStream类。使用TFileStream类来存取文件，首先要建立一个实例。声明如下：
constructor Create(const Filename:string;Mode:Word);
Filename为文件名（包括路径）
Mode为打开文件的方式，它包括文件的打开模式和共享模式，其可能的取值和意义如下：
打开模式：
fmCreate :用指定的文件名建立文件，如果文件已经存在则打开它。
fmOpenRead :以只读方式打开指定文件
fmOpenWrite :以只写方式打开指定文件
fmOpenReadWrite:以写写方式打开指定文件
共享模式：
fmShareCompat :共享模式与FCBs兼容
fmShareExclusive:不允许别的程序以任何方式打开该文件
fmShareDenyWrite:不允许别的程序以写方式打开该文件
fmShareDenyRead :不允许别的程序以读方式打开该文件
fmShareDenyNone :别的程序可以以任何方式打开该文件

（三）资源文件
1）、创建资源文件
首先创建一个.Rc的纯文本文件。
格式：资源标识符  关键字  资源文件名

资源标识符：程序中调用资源时的特殊标号；
关键字：标识资源文件类型；
Wave：资源文件是声音文件；
RCDATA： JPEG文件；
AVI： AVI动画；
ICON：图标文件；
BITMAP：位图文件；
CURSOR：光标文件；
EXEFILE ： EXE文件
资源文件名：资源文件的在磁盘上存储的文件全名

例如：
myzjy exefile zjy.exe

2）、编译资源文件
在DELPHI的安装目录的/Bin下，使用BRCC32.exe编译资源文件.RC。当然，也可以将BRCC32单独拷贝到程序文档目录使用。
例如：
Brcc32 wnhoo_reg.Rc

3）、资源文件引用
…
implementation

{$R *.dfm}
{$R wnhoo_reg.Res}
…
4）、调用资源文件
(1)存取资源文件中的位图(Bitmap)
Image.Picture.Bitmap.Handle :=LoadBitmap(hInstance,'资源标识符');
注：如果位图没有装载成功，程序仍旧执行，但是Image将不再显示图片。你可以根据LoadBitmap函数的返回值判断是否装载成功，如果装载成功返回值是非0，如果装载失败返回值是0。

另外一个存取显示位图的方法如下
Image.Picture.Bitmap.LoadFromResourceName(hInstance,'资源标识符');

(2)存取资源文件中的光标
Screen.Cursors[]是一个光标数组，使用光标文件我们可以将定制的光标加入到这个属性中。因为默认的光标在数组中索引值是0，所以除非想取代默认光标，最好将定制的光标索引值设为1。
Screen.Cursors[1] :=LoadCursor(hInstance,'资源标识符');
Image.Cursor :=1;

(3)存取资源文件中的图标
将图标放在资源文件中，可以实现动态改变应用程序图标。
application.Icon.Handle := LoadIcon(hInstance,'资源标识符');

(4)存取资源文件中的AVI
Animate.ResName :='MyAvi' ; //资源标识符号
Animate.Active :=True ;

(5)存取资源文件中的JPEG
把jpeg单元加入到uses单元中。
var
Fjpg : TJpegImage ;
FStream :TResourceStream ;
begin
Fjpg :=TJpegImage.Create ;
//TresourceStream使用
FStream := TResourceStream.Create (Hinstance,'资源标识符',资源类型) ;
FJpg.LoadFromStream (FStream) ;
Image.Picture.Bitmap.Assign (FJpg);

(6)存取资源文件中的Wave
把MMSystem加入uses单元中
PlaySound(pchar('mywav')，Hinstance，Snd_ASync or Snd_Memory or snd_Resource) ;

(四)INI文件操作
（1）  INI文件的结构：
;这是关于INI文件的注释部分
[节点]
关键字=值
...
INI文件允许有多个节点，每个节点又允许有多个关键字， “=”后面是该关键字的值（类型有三种：字符串、整型数值和布尔值。其中字符串存贮在INI文件中时没有引号，布尔真值用1表示，布尔假值用0表示）。注释以分号“;”开头。

（2）  INI文件的操作
1、  在Interface的Uses节增加IniFiles；
2、  在Var变量定义部分增加一行：inifile:Tinifile;然后，就可以对变量myinifile进行创建、打开、读取、写入等操作了。
3、  打开INI文件：inifile:=Tinifile.create('tmp.ini');
4、  读取关键字的值:
a:=inifile.Readstring('节点','关键字',缺省值);// string类型
b:=inifile.Readinteger('节点','关键字',缺省值);// integer类型
c:=inifile.Readbool('节点','关键字',缺省值);// boolean类型
其中[缺省值]为该INI文件不存在该关键字时返回的缺省值。
5、  写入INI文件:
inifile.writestring('节点','关键字',变量或字符串值);
inifile.writeinteger('节点','关键字',变量或整型值);
inifile.writebool('节点','关键字',变量或True或False);
当这个INI文件的节点不存在时，上面的语句还会自动创建该INI文件。
6、  删除关键字：
inifile.DeleteKey('节点','关键字');//关键字删除
inifile.EraseSection('节点');// 节点删除
7、  节点操作：
inifile.readsection('节点',TStrings变量);//可将指定小节中的所有关键字名读取至一个字符串列表变量中；
inifile.readsections(TStrings变量);//可将INI文件中所有小节名读取至一个字符串列表变量中去。
inifile.readsectionvalues('节点',TStrings变量);//可将INI文件中指定小节的所有行（包括关键字、=、值）读取至一个字符串列表变量中去。
8、  释放：inifile.distory;或inifile.free;

(五)文件关联
uses
registry, shlobj;
//实现关联注册
procedure Tmyzip.regzzz;
var
reg: TRegistry;
begin
reg := TRegistry.Create;
reg.RootKey := HKEY_CLASSES_ROOT;
reg.OpenKey('.zzz', true);
reg.WriteString('', 'myzip');
reg.CloseKey;
reg.OpenKey('myzip/shell/open/command', true);
//用于打开.zzz文件的可执行程序
reg.WriteString('', '"' + application.ExeName + '" "%1"');
reg.CloseKey;
reg.OpenKey('myzip/DefaultIcon',true);
//取当前可执行程序的图标为.zzz文件的图标
reg.WriteString('',''+application.ExeName+',0');
reg.Free;
//立即刷新
SHChangeNotify(SHCNE_ASSOCCHANGED, SHCNF_IDLIST, nil, nil);

end;

2.3、加密压缩的实现
1、  生成INI临时加密文件
用于加密的INI的临时文件格式：
[FILE1]//节点，在软件中使用FILE1..N可以实现多文件加密
FILENAME=压缩文件名
PASSWORD=解压密码
FILESIZE=文件大小
FILEDATE=创建日期
ISJM=解压是否需要密码
如果是实现多文件、文件夹的信息存储，可以将密码关键字存在一个总的节点下。本文中仅是实现对单个文件的加密，所以只要上述格式就可以了。
2、  将数据文件与用于加密的INI文件的合并，这可以采用文件流的形式实现。
加密后文件结构图：
图（1）
图（2）
上面两种形式，可以根据实际采用。本文采用图（1）的结构。
3、  对于加密后的数据，采用ZLIB技术实现压缩存储，生成新压缩形式的文件。

2.4、文件关联的实现见2.2 (五)

2.5、自解压的实现
1．  建立一个专门用来自解压的可执行程序文件
2．  将1中建立的文件，生成资源文件
3．  将资源文件放到本文中这个压缩工具的程序中一起编译。
4．  通过将资源文件与压缩文件的合并，生成自解压文件。
自解压文件结构图：

5．自解压实现：通过将自身文件中的加密压缩数据的分解，然后对分解的加密压缩数据再一次解压并分解出真正的数据文件。

2.6 系统程序设计

这是关于这个软件实现的核心部分全部代码，在这里详细讲述这个软件所有的技术细节。
// wnhoo_zzz.pas

unit wnhoo_zzz;
interface

uses
Windows,Forms,SysUtils,Classes,zlib,Registry,INIFILES, Dialogs, shlobj;
type
pass=string[20];
type
Tmyzip = class

private
{ private declarations here}
protected
{ protected declarations here }
public
procedure regzzz;
procedure ys_file(infileName, outfileName: string;password:pass;isjm:boolean;ysbz:integer);
function jy_file(infileName: string;password:pass=''):boolean;
procedure zjywj(var filename:string);
constructor Create;
destructor Destroy; override;
{ public declarations here }
published
{ published declarations here }
end;

implementation

constructor Tmyzip.Create;
begin
inherited Create; // 初始化继承下来的部分
end;

//#####################################################
//原文件加密
procedure jm_File(vfile:string;var Target:TMemoryStream;password:pass;isjm:boolean);
{
vfile:加密文件
target:加密后输出目标流》》》
password:密码
isjm:是否加密
-------------------------------------------------------------
加密后文件SIZE＝原文件SIZE＋[INI加密压缩信息文件]的SIZE＋存储[INI加密压缩信息文件]的大小数据类型的SIZE
---------------------------------------------------------------
}
var

tmpstream,inistream:TFileStream;
FileSize:integer;
inifile:TINIFILE;
filename:string;
begin
//打开需要 [加密压缩文件]
tmpstream:=TFileStream.Create(vFile,fmOpenread or fmShareExclusive);
try
//向 [临时加密压缩文件流] 尾部写入 [原文件流]
Target.Seek(0,soFromEnd);
Target.CopyFrom(tmpstream,0);
//取得文件路径，生成 [INI加密压缩信息文件]
filename:=ExtractFilePath(paramstr(0))+'tmp.in_';
inifile:=TInifile.Create(filename);
inifile.WriteString('file1','filename',ExtractFileName(vFile));
inifile.WriteString('file1','password',password);
inifile.WriteInteger('file1','filesize',Target.Size);
inifile.WriteDateTime('file1','fileDate',now());
inifile.WriteBool('file1','isjm',isjm);
inifile.Free ;
//读入 [INI加密压缩信息文件流]
inistream:=TFileStream.Create(filename,fmOpenread or fmShareExclusive);
try
//继续在 [临时加密压缩文件流] 尾部加入 [INI加密压缩信息文件]
inistream.Position :=0;
Target.Seek(0,sofromend);
Target.CopyFrom(inistream,0);
//计算当前 [INI加密压缩信息文件] 的大小
FileSize:=inistream.Size ;
//继续在 [临时加密文件尾部] 加入 [INI加密压缩信息文件] 的SIZE信息
Target.WriteBuffer(FileSize,sizeof(FileSize));
finally
inistream.Free ;
deletefile(filename);
end;
finally
tmpstream.Free;
end;

end;

//**************************************************************

//流压缩
procedure ys_stream(instream, outStream: TStream;ysbz:integer);
{
instream：待压缩的已加密文件流
outStream  压缩后输出文件流
ysbz:压缩标准
}
var
ys: TCompressionStream;
begin
//流指针指向头部
inStream.Position := 0;
//压缩标准的选择
case ysbz of
1:  ys := TCompressionStream.Create(clnone,OutStream);//不压缩
2:  ys := TCompressionStream.Create(clFastest,OutStream);//快速压缩
3:  ys := TCompressionStream.Create(cldefault,OutStream);//标准压缩
4:  ys := TCompressionStream.Create(clmax,OutStream); //最大压缩
else

ys := TCompressionStream.Create(clFastest,OutStream);
end;

try
   //压缩流
   ys.CopyFrom(inStream, 0);
finally
   ys.Free;
end;
end;

//*****************************************************************

//流解压
procedure jy_Stream(instream, outStream: TStream);
{
instream :原压缩流文件
outStream：解压后流文件
}
var
jyl: TDeCompressionStream;
buf: array[1..512] of byte;
sjread: integer;
begin
inStream.Position := 0;
jyl := TDeCompressionStream.Create(inStream);
try
   repeat
     //读入实际大小
     sjRead := jyl.Read(buf, sizeof(buf));
     if sjread > 0 then
       OutStream.Write(buf, sjRead);
   until (sjRead = 0);
finally
   jyl.Free;
end;
end;

//**************************************************************

//实现关联注册
procedure Tmyzip.regzzz;
var
reg: TRegistry;
begin
reg := TRegistry.Create;
reg.RootKey := HKEY_CLASSES_ROOT;
reg.OpenKey('.zzz', true);
reg.WriteString('', 'myzip');
reg.CloseKey;
reg.OpenKey('myzip/shell/open/command', true);
//用于打开.zzz文件的可执行程序
reg.WriteString('', '"' + application.ExeName + '" "%1"');
reg.CloseKey;
reg.OpenKey('myzip/DefaultIcon',true);
//取当前可执行程序的图标为.zzz文件的图标
reg.WriteString('',''+application.ExeName+',0');
reg.Free;
//立即刷新
SHChangeNotify(SHCNE_ASSOCCHANGED, SHCNF_IDLIST, nil, nil);

end;

//压缩文件
procedure Tmyzip.ys_file(infileName, outfileName: string;password:pass;isjm:boolean;ysbz:integer);
{
infileName：//需要压缩加密的文件
outfileName：//压缩加密后产生的文件
password：//解压密码
ysbz：//压缩标准
}
var
instream:TMemoryStream;   //文件加密后的临时流
outStream: TFileStream;   //压缩输出文件流

begin
   //创建 [文件加密后的临时流]
   instream:=TMemoryStream.Create;
   //文件加密
   jm_file(infileName,instream,password,isjm);
   //创建压缩输出文件流
   outStream := TFileStream.create(outFIleName, fmCreate);
   try
    //[文件加密后的临时流] 压缩
    ys_stream(instream,OutStream,ysbz);
   finally
     OutStream.free;
     instream.Free ;
   end;
end;

//解压文件
function Tmyzip.jy_file(infileName: string;password:pass=''):boolean;
var
inStream,inistream,filestream_ok: TFileStream;
{
instream://解压文件名称
inistream://INI临时文件流
filestream_ok://解压OK的文件
}
outStream:tmemorystream;  //临时内存流
inifile:TINIFILE; //临时INI文件
FileSize:integer;  //密码文件的SIZE
resultvalue:boolean;//返回值

begin

try
inStream := TFileStream.create(inFIleName, fmOpenRead);

try
   outStream := tmemorystream.create;
   try
     jy_stream(insTream,OutStream);
     //生成临时INI文件
        inistream:=TFileStream.create(ExtractFilePath(paramstr(0))+'tmp.in_', fmCreate);
        try
           //指向存储解码信息的INTEGER型变量位置
           OutStream.Seek(-sizeof(FileSize),sofromend);
           //读入变量信息
           OutStream.ReadBuffer(FileSize,sizeof(FileSize));
           //指向解码信息位置
           OutStream.Seek(-(FileSize+sizeof(FileSize)),sofromend);
           //将解码信息读入INI流中
           inistream.CopyFrom(OutStream,FileSize);
           //释放INI文件流
           inistream.Free ;
           //读入INI文件信息
           inifile:=TINIFILE.Create(ExtractFilePath(paramstr(0))+'tmp.in_');
           resultvalue:=inifile.ReadBool('file1','isjm',false);
           if resultvalue then
           begin
              if inifile.ReadString ('file1','password','')=trim(password) then
              resultvalue:=true
              else
              resultvalue:=false;
           end
           else
           resultvalue:=true;

           if resultvalue then
           begin

              filestream_ok:=TFileStream.create(ExtractFilePath(paramstr(1))+inifile.ReadString('file1','filename','wnhoo.zzz'),fmCreate);
              try
              OutStream.Position :=0;
              filestream_ok.CopyFrom(OutStream,inifile.ReadInteger('file1','filesize',0));
              finally
              filestream_ok.Free ;
             end;

           end;

          inifile.Free;
        finally
         //删除临时INI文件
        deletefile(ExtractFilePath(paramstr(0))+'tmp.in_');
        end;
     //
   finally
     OutStream.free;
   end;
finally
   inStream.free;
end;
except
resultvalue:=false  ;

end;
result:=resultvalue;
end;

//自解压创建
procedure tmyzip.zjywj(var filename:string);
var
myRes: TResourceStream;//临时存放自解压EXE文件
myfile:tfilestream;//原文件流
xfilename:string;//临时文件名称
file_ok:tmemorystream; //生成文件的内存流
filesize:integer; //原文件大小
begin
if FileExists(filename) then
begin
//创建内存流
file_ok:=tmemorystream.Create ;
//释放资源文件-- 自解压EXE文件
myRes := TResourceStream.Create(Hinstance, 'myzjy', Pchar('exefile'));
//将原文件读入内存
myfile:=tfilestream.Create(filename,fmOpenRead);
try

myres.Position:=0;
file_ok.CopyFrom(myres,0);
file_ok.Seek(0,sofromend);
myfile.Position:=0;
file_ok.CopyFrom(myfile,0);
file_ok.Seek(0,sofromend);
filesize:=myfile.Size;
file_ok.WriteBuffer(filesize,sizeof(filesize));
file_ok.Position:=0;
xfilename:=ChangeFileExt(filename,'.exe') ;
file_ok.SaveToFile(xfilename);

finally
myfile.Free ;
myres.Free ;
file_ok.Free ;

end;
DeleteFile(filename);
filename:=xfilename;

end;
end;

//#####################################################

destructor Tmyzip.Destroy;
begin

inherited Destroy;
end;
end.

3 、结束语
Delphi的全新可视化编程环境，为我们提供了一种方便、快捷的Windows应用程序开发工具。对于程序开发人员来讲，使用Delphi开发应用软件，无疑会大大地提高编程效率。在delphi中可以很方便的利用流实现文件处理、动态内存处理、网络数据处理等多种数据形式，写起程序也会大大提高效率的。

参考文献：
1、DELPHI系统帮助
2、冯志强. Delphi 中压缩流和解压流的应用
3、陈经韬.谈Delphi编程中“流”

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