C#對稱加密與非對稱加密實例

2020-01-24 02:20:36

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供稿：網友

本文實例講述了C#對稱加密與非對稱加密的原理與實現方法，分享給大家供大家參考。具體分析如下：

一、對稱加密（Symmetric Cryptography）

對稱加密是最快速、最簡單的一種加密方式，加密（encryption）與解密（decryption）用的是同樣的密鑰（secret key）。對稱加密有很多種算法，由于它效率很高，所以被廣泛使用在很多加密協議的核心當中。

對稱加密通常使用的是相對較小的密鑰，一般小于256 bit。因為密鑰越大，加密越強，但加密與解密的過程越慢。如果你只用1 bit來做這個密鑰，那黑客們可以先試著用0來解密，不行的話就再用1解；但如果你的密鑰有1 MB大，黑客們可能永遠也無法破解，但加密和解密的過程要花費很長的時間。密鑰的大小既要照顧到安全性，也要照顧到效率，是一個trade-off。

2000年10月2日，美國國家標準與技術研究所（NIST--American National Institute of Standards and Technology）選擇了Rijndael算法作為新的高級加密標準（AES--Advanced Encryption Standard）。.NET中包含了Rijndael算法，類名叫RijndaelManaged，下面舉個例子。

加密過程：

復制代碼代碼如下:

private string myData = "hello";
private string myPassword = "OpenSesame";
private byte[] cipherText;
private byte[] salt = { 0x0, 0x1, 0x2, 0x3, 0x4, 0x5, 0x6, 0x5, 0x4, 0x3, 0x2, 0x1, 0x0 };

private void mnuSymmetricEncryption_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
    var key = new Rfc2898DeriveBytes(myPassword, salt);
    // Encrypt the data.
    var algorithm = new RijndaelManaged();
    algorithm.Key = key.GetBytes(16);
    algorithm.IV = key.GetBytes(16);
    var sourceBytes = new System.Text.UnicodeEncoding().GetBytes(myData);
    using (var sourceStream = new MemoryStream(sourceBytes))
    using (var destinationStream = new MemoryStream())
    using (var crypto = new CryptoStream(sourceStream, algorithm.CreateEncryptor(), CryptoStreamMode.Read))
    {
moveBytes(crypto, destinationStream);
cipherText = destinationStream.ToArray();
    }
    MessageBox.Show(String.Format("Data:{0}{1}Encrypted and Encoded:{2}", myData, Environment.NewLine, Convert.ToBase64String(cipherText)));
}
private void moveBytes(Stream source, Stream dest)
{
    byte[] bytes = new byte[2048];
    var count = source.Read(bytes, 0, bytes.Length);
    while (0 != count)
    {
dest.Write(bytes, 0, count);
count = source.Read(bytes, 0, bytes.Length);
    }
}

解密過程：

復制代碼代碼如下:

private void mnuSymmetricDecryption_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
    if (cipherText == null)
    {
 MessageBox.Show("Encrypt Data First!");
 return;
    }
    var key = new Rfc2898DeriveBytes(myPassword, salt);
    // Try to decrypt, thus showing it can be round-tripped.
    var algorithm = new RijndaelManaged();
    algorithm.Key = key.GetBytes(16);
    algorithm.IV = key.GetBytes(16);
    using (var sourceStream = new MemoryStream(cipherText))
    using (var destinationStream = new MemoryStream())
    using (var crypto = new CryptoStream(sourceStream, algorithm.CreateDecryptor(), CryptoStreamMode.Read))
    {
 moveBytes(crypto, destinationStream);
 var decryptedBytes = destinationStream.ToArray();
 var decryptedMessage = new UnicodeEncoding().GetString(
 decryptedBytes);
 MessageBox.Show(decryptedMessage);
    }
}

對稱加密的一大缺點是密鑰的管理與分配，換句話說，如何把密鑰發送到需要解密你的消息的人的手里是一個問題。在發送密鑰的過程中，密鑰有很大的風險會被黑客們攔截。現實中通常的做法是將對稱加密的密鑰進行非對稱加密，然后傳送給需要它的人。

二、非對稱加密（Asymmetric Cryptography）

非對稱加密為數據的加密與解密提供了一個非常安全的方法，它使用了一對密鑰，公鑰（public key）和私鑰（private key）。私鑰只能由一方安全保管，不能外泄，而公鑰則可以發給任何請求它的人。非對稱加密使用這對密鑰中的一個進行加密，而解密則需要另一個密鑰。比如，你向銀行請求公鑰，銀行將公鑰發給你，你使用公鑰對消息加密，那么只有私鑰的持有人--銀行才能對你的消息解密。與對稱加密不同的是，銀行不需要將私鑰通過網絡發送出去，因此安全性大大提高。

目前最常用的非對稱加密算法是RSA算法，是Rivest, Shamir, 和Adleman于1978年發明，他們那時都是在MIT。.NET中也有RSA算法，請看下面的例子：

加密過程：

復制代碼代碼如下:

private byte[] rsaCipherText;
private void mnuAsymmetricEncryption_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
    var rsa = 1;
    // Encrypt the data.
    var cspParms = new CspParameters(rsa);
    cspParms.Flags = CspProviderFlags.UseMachineKeyStore;
    cspParms.KeyContainerName = "My Keys";
    var algorithm = new RSACryptoServiceProvider(cspParms);
    var sourceBytes = new UnicodeEncoding().GetBytes(myData);
    rsaCipherText = algorithm.Encrypt(sourceBytes, true);
    MessageBox.Show(String.Format("Data: {0}{1}Encrypted and Encoded: {2}",
 myData, Environment.NewLine,
 Convert.ToBase64String(rsaCipherText)));
}

解密過程：

復制代碼代碼如下:

private void mnuAsymmetricDecryption_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
    if(rsaCipherText==null)
    {
 MessageBox.Show("Encrypt First!");
 return;
    }
    var rsa = 1;
    // decrypt the data.
    var cspParms = new CspParameters(rsa);
    cspParms.Flags = CspProviderFlags.UseMachineKeyStore;
    cspParms.KeyContainerName = "My Keys";
    var algorithm = new RSACryptoServiceProvider(cspParms);
    var unencrypted = algorithm.Decrypt(rsaCipherText, true);
    MessageBox.Show(new UnicodeEncoding().GetString(unencrypted));
}

雖然非對稱加密很安全，但是和對稱加密比起來，它非常的慢，所以我們還是要用對稱加密來傳送消息，但對稱加密所使用的密鑰我們可以通過非對稱加密的方式發送出去。為了解釋這個過程，請看下面的例子：

① Alice需要在銀行的網站做一筆交易，她的瀏覽器首先生成了一個隨機數作為對稱密鑰。

② Alice的瀏覽器向銀行的網站請求公鑰。

③ 銀行將公鑰發送給Alice。

④ Alice的瀏覽器使用銀行的公鑰將自己的對稱密鑰加密。

⑤ Alice的瀏覽器將加密后的對稱密鑰發送給銀行。

⑥ 銀行使用私鑰解密得到Alice瀏覽器的對稱密鑰。

⑦ Alice與銀行可以使用對稱密鑰來對溝通的內容進行加密與解密了。