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简介：
同济大学 2020级 信息安全原理 课程作业（Project 3）。
总评为“优”。
引用：
如您在作业中使用了我们的代码或报告的任何部分，请在参考文献中列出。
引文格式（yyyy.mm.dd是您访问本网站的日期）：
[1] ChestnutSilver. 同济大学信息安全原理课程作业[EB/OL]. 2023[yyyy.mm.dd]. https://github.com/ChestnutSilver/OpenPGP-FileEncrypt-Assistant
当前版本：
released 3.0
更新日期：
2023.04.21
勘误更正：
①欢迎界面的背景“文件夹加密助手”，更正为“文件加密助手“
②主界面的参数“模式一：输入字符串；模式二：输入待加密文件地址；模式三：输入调阅文件地址（P）”，更正为：“模式一：无需输入；模式二、三：输入待加密文件地址；模式四：输入调阅文件地址（P）”；
③主界面的模式一，“请先输入参数{Q,W,E,P}，更正为：“请先输入参数{Q,W,E}；
④主界面的模式四，“请先输入参数{Q,W,E,P,T,R}，更正为：“请先输入参数{Q,Y,U,I,O,P}。
优点与创新：
①我们完成了所有任务要求，并进行了正确性验证和UI设计；
②我们原创地编写了整套代码，并学习了大量的OpenPGP资料；
③我们的 exe 文件已经完成了打包封装，可免安装，解压缩直接运行；
④代码结构相对清晰。
缺点与不足：
①由于时间所限，我们没有很完整地处理非法输入问题；
②在由 VS 向 Qt 移植的过程中，我们破坏了 VS （代码版本1.3-2.0）的代码结构，这导致class FileManage被置空，相应的功能放在mainwindow中实现，其目的是为了方便ui的调用，其缺点是mainwindow的代码有些冗长，缺少较好的函数或类的划分；
③部分功能还可以完善，例如，添加通过自定义新建用户id-key值对的工具，删除指定的用户id-key值对、将A-B多用户测试扩展到A-B-...-N多用户测试，等等。
帮助：
如果您有建议或疑惑，欢迎在本仓库 Issues 提出。
| 学号 | Github用户名 | 分工 | 贡献度 |
|---|---|---|---|
| 2053182 | ChestnutSilver | 模块一、四、UI设计 | 50.00% |
| 2052338 | B0730 | 模块二、三、报告撰写 | 50.00% |
模块划分，详见“3. 可执行安装包”。
我们按照目前掌握的知识，完成了100%的所有任务！
我们将软件完整封装，解压后即可运行！
我们的代码经过11次版本迭代，迭代版本（1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、2.0）和最终版代码（3.0），都可在：https://github.com/ChestnutSilver/OpenPGP-FileEncrypt-Assistant
我们的代码是逐行编写的，这保证了100%的原创性（包括UI的配色方案在内）。
具体第三方资源使用，详见“5. 第三方资源及其说明”。
（1）存储者
①通过自己的ID和Passphrase登陆；
②单人模式，通过真实性认证，加密签名后文件仅自己可以调阅；
③多人模式，通过真实性认证，授权指定用户调阅加密签名后文件。
（2）调阅者
①通过自己的ID和Passphrase登陆；
②可通过真实性认证，调阅解密被授权文件。
（3）其他非授权用户
①通过自己的ID和Passphrase登陆；
②不可通过身份验证，无法以可理解的方式读出文件内容。
（4）系统管理员
①直接通过系统生成对应的ID和Passphrase；
②进行操作前仍需通过ID和Passphrase登录；
③调阅也需授权，无特殊权限。
（5）敏感信息覆盖
解决方案：Windows API GetFileMapping + SecureZeroMemory。
我们通过 CreateFile 打开了指定目录下的 a.txt 文件，并得到了一个文件句柄 hFile。然后，我们使用 CreateFileMapping 对该文件进行映射，并得到了一个文件映射句柄 hMapFile。接下来，我们使用 MapViewOfFile 将文件映射到进程的地址空间中，并获得了指向该映射区域的指针 lpMapView。最后，我们可以通过访问 lpMapView 指向的内存区域，从而读取到该文件的内容。使用SecureZeroMemory函数被用来覆盖文件映射的地址空间。在程序结束时，我们调用 UnmapViewOfFile、CloseHandle 函数分别释放内存和关闭相关句柄，避免资源泄露。
（1）运行环境
系统：Windows 10
软件：Visual Studio 2019 (x86 Debug模式)
库：IPWorks OpenPGP 2022 C++ Edition
（2） 调试环境
系统：Windows 10
软件：Visual Studio 2019 (x86 Debug模式)
库：IPWorks OpenPGP 2022 C++ Edition
（1）原理展示
目标：展现用户通过密钥签名加密和解密验证字符串的过程。
步骤：
①输入待加密字符串；
②通过用户私钥签名，公钥加密后输出处理后字符串；
③通过用户私钥解密，公钥验证签名后输出解密后字符串。
（2）存储功能
（2.1）单用户授权
目标：A 用户想要存储自己的文件，并仅自己拥有调阅权限。
步骤：
①输入待加密文件路径；
②通过A用户私钥签名，A用户公钥加密后保存为.gpg文件。
（2.2）多用户授权
目标：A 用户想要存储自己的文件，并使 B 用户都拥有调阅权限。
步骤：
①设置授权用户B；
②输入待加密文件路径；
③通过A用户私钥签名，B用户公钥加密后保存为.gpg文件。
（3）调阅功能
目标：A 用户调阅以.gpg 后缀结尾的文件。
步骤：
①输入待调阅文件；
②A用户用自己的私钥解密文件，用公钥库中的公钥对文件中的签名进行验证，如果验证成功，则输出文件及创建者（签名者）的身份。
（1）存储路径默认
输出文件：D:\OpenPGP_File_Manage_show\username\File
密钥相关：D:\OpenPGP_File_Manage_show\username\Key
keyring相关：D:\OpenPGP_File_Manage_show\username\Key\key-store
ps:其中username会据情况变化。
（2）用户初始状态
均无相关权限，系统用户默认登陆。
主要由user、gloabl、FileManage、KeyManage、ModeManage五个类组成，还包括库中含有的KeyMgr、OpenPGP等。
该程序由用户模块、全局文件存储模块、密钥管理模块、模式选择响应模块、文件/字符串处理模块组成。
（1）用户模块
功能：获取当前用户信息，储存用户名、用户安全标识符、授权用户ID，并提供获取相应值的函数。
对应函数声明如下：
void currentUserInfo();
string getUsername();
PSID getSid();
LPWSTR getStringSid();
string getUserID();（2）全局文件存储模块
其中包含路径合并、创建文件夹、获取当前用户子功能。
对应函数声明如下：
void set_baseName();
string conbineStrings(string left, string right);//返回合并后路径
int createDirectoryByString(string path);
string globalGetUserName();//返回username（3）密钥管理模块
功能：生成密钥对，导出公钥，导出私钥，列出密钥情况（含userID、KeyID，但不含密钥具体信息）；其中还涉及密钥相关信息的初始化。
对应函数声明如下：
void GenerateKeyPairRSA(string userID, string pwd);
void ExportPublicKey(string userID, string pwd);
void ExportPrivateKey(string userID, string pwd);
void KeyStoreListKeys(string pwd);
void init(Global global, User user);（4）模式选择响应模块
功能：选择模式，处理对应模式。
对应函数声明如下：
int modeInput(Global global, User user);//返回选择模式对应数值
void modeControl(int mode, User user, string pwd);（5）文件/字符串处理模块
功能：签名加密字符串，解密验证字符串，单用户模式下对文件的签名加密，多用户模式下对文件的签名加密，单用户模式下身份真实性验证，多用户（普通）情况下真实性验证（含揭秘过程）
对应函数声明如下：
void SignAndEncryptString(string pwd, string userID, string keyringDir);
void DecryptAndVerifyString(string signedAndEncryptedMessage, string pwd, string userID);
string SignAndEncryptSingle(string pwd, string filePath, string userID, string pathStringFile, string keyringDir);//返回加密后文件的路径
string SignAndEncryptMultiple(string pwd, string filePath, string userID, string pathStringFile, string keyringDir); //返回加密后文件的路径
bool VerifySingle(string pwd, string filePath, string userID, string pathStringFile, string keyringDir);//返回身份认证是否通过
bool Verify(string pwd, string filePath, string userID, string pathStringFile, string keyringDir); //返回身份认证是否通过
（1）user
class User
{
private:
string username; //用户名
PSID sid; //用户安全标识符
LPWSTR stringSid; //用户安全标识符，LPWSTR格式
string userID;//当前用户ID
vector<string> allUsers;//存授权ID，含当前用户
公共成员函数省略
}（2）global
class Global
{
public:
string baseName = "D:\\";
string folderName = "OpenPGP_File_Manage_show";
string folderName1 = "Key";
string folderName2 = "File";
string pathString;//总文件夹路径
string pathStringUser;//用户文件夹路径
string pathStringKey;//密钥存储文件夹路径
string pathStringFile;//输出文件存储文件夹路径
//公共成员函数省略
}（3）keyManage
class MyKeyMgr : public KeyMgr
class KeyManage
{
private:
struct KeyGlobal {
string pathString; //总文件夹路径
string pathStringUser; //用户文件夹路径
string pathStringKey; //密钥存储文件夹路径
string pathStringFile; //输出文件存储文件夹路径
}keyGlobal;//在KeyManage类中存储global相关信息
struct KeyUser {
string userID;//用户名
}keyUser; //在KeyManage类中存储user相关信息
MyKeyMgr keymgr;//用于调用库中与密钥相关函数
//公共成员函数省略
}（4）ModeManage
class ModeManage
{
private:
struct ModeGlobal {
string pathString; //总文件夹路径
string pathStringUser; //用户文件夹路径
string pathStringKey; //密钥存储文件夹路径
string pathStringFile; //输出文件存储文件夹路径
}modeGlobal; //在ModeManage类中存储global相关信息
//公共成员函数省略
}（5）FileManage
class FileManage
{
private:
char* Output;//存储加密或解密后的字符串
public:
struct ModeUserIDPwd {
string modeUserID;//用户ID
string modePwd;//用户密码
}modeUserIDPwd;
//公共成员函数省略
}//下面三个存储均为用户ID
char privateKey[LINE_LEN];//操作用户
char recipientKey[LINE_LEN];//接收者
char signerKey[LINE_LEN];//签名者/创建者
//下面两个存用户密码
char passphrase[LINE_LEN];
string pwd
//下面两个存的是keyring存放路径
char mykeyringDir[LINE_LEN];
string keyringDir
//存部分库函数返回值便于出错处
int ret_code = 0;我们的源代码可在Qt 5.12.0版本下编译，这需要配置IPWorks OpenPGP库。
当然，可以直接运行exe文件进行测试。
解压缩即可运行，详见“3.可执行安装包”。
详见“4.测试用例和分析报告”。
我们对重要的函数添加了相应的注释。
我们保持了较好的命名习惯。
源代码文件结构如下：
- ISP-03.pro
- Headers
- filemanage.h
- global.h
- keymanage.h
- logindialog.h
- main.h
- mainwindow.h
- modemanage.h
- user.h
- Sources
- filemanage.cpp
- global.cpp
- keymanage.cpp
- logindialog.cpp
- main.cpp
- mainwindow.cpp
- modemanage.cpp
- user.cpp
- Forms
- logindialog.ui
- mainwindow.ui
- Resources
- covers.qrc
- cover.png
- mainbkg2.png
我们使用 Enigma Virtual Box，将我们的软件封装完毕！
直接解压，运行 ISP-03_boxed.exe 即可！
我们在本仓库 release 文件夹下也提供了 ISP-03_boxed.exe，请下载整个文件夹运行，以免缺少 dll 文件。
输入参数请见“4. 自测用例及测试分析报告”文档。
在此，一并展现参数的输入方法。
欢迎界面设计：
主界面设计：
进行真实性认证和字符串的加解密。
在输入了密钥文件地址、用户A输入了ID和密码以后，成功进行对字符串的加密和真实性认证，并进行解密。
分别输出在左右两侧。
（注：中间模式选择左边的小方块，展示了每一次运行，都会生成一个ID和密码对，可以使用此ID和密码进行检验。）
进行单用户的真实性认证和对文件的加解密。
用户A输入自己的ID、密码和签名、授权信息以后，自己能够加密存储文件，并且进行真实性认证、调阅并解密自己的文件。
真实性认证和多用户文件加解密。
用户A能够授权给用户B，使用户B获取调阅权限，能够进行真实性认证和解密操作。
有调阅权限用户能够调阅相应的文件。
#include <iostream>
#include <windows.h>
#include <string>
#include <cstring>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{
size_t size = inputfilepathEncryptSingle.length();
std::vector<wchar_t> buffer(inputfilepathEncryptSingle.size() + 1);
MultiByteToWideChar(CP_ACP, 0, inputfilepathEncryptSingle.c_str(), -1, buffer.data(), static_cast<int>(buffer.size()));
// 打开文件句柄
HANDLE hFile = CreateFile(buffer.data(), GENERIC_READ, FILE_SHARE_READ, NULL, OPEN_EXISTING, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);
if (hFile == INVALID_HANDLE_VALUE) {
std::cerr << "Failed to open file." << std::endl;
}
// 创建文件映射对象
HANDLE hMapFile = CreateFileMapping(hFile, NULL, PAGE_READONLY, 0, 0, NULL);
if (hMapFile == NULL) {
std::cerr << "Failed to create file mapping object." << std::endl;
CloseHandle(hFile);
}
// 映射文件到进程地址空间
LPVOID lpMapView = MapViewOfFile(hMapFile, FILE_MAP_READ, 0, 0, 0);
if (lpMapView == NULL) {
std::cerr << "Failed to map view of file." << std::endl;
CloseHandle(hMapFile);
CloseHandle(hFile);
}
// 从内存中读取文件
char* pBuffer = static_cast<char*>(lpMapView);
std::cout << "Content of the file:" << std::endl;
std::cout << pBuffer << std::endl;
// 覆盖文件映射的地址空间
SecureZeroMemory(lpMapView, GetFileSize(hFile, NULL));
// 关闭文件映射
UnmapViewOfFile(lpMapView);
CloseHandle(hMapFile);
// 关闭文件句柄
CloseHandle(hFile);
std::cout << "Succeeded in overwriting the mapped view of the file!" << std::endl;
return 0;
}
我们的代码是逐行编写的，这保证了100%的原创性（包括UI的配色方案在内）。
我们的代码开源在：https://github.com/ChestnutSilver/OpenPGP-FileEncrypt-Assistant
此仓库一并体现了我们十一次版本迭代过程（其中，版本1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、2.0、3.0）均可查看。
在代码的实现过程中，阅读并学习了网络资源：
这个网络教程帮助我们理清了实现思路，同时，我们学习了此资源的代码结构。
我们使用了 IPWorks OpenPGP 库。
我们使用了 Qt 相关库。