C#对称加密与非对称加密实例

2020-01-24 02:20:36

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供稿：网友

本文实例讲述了C#对称加密与非对称加密的原理与实现方法，分享给大家供大家参考。具体分析如下：

一、对称加密（Symmetric Cryptography）

对称加密是最快速、最简单的一种加密方式，加密（encryption）与解密（decryption）用的是同样的密钥（secret key）。对称加密有很多种算法，由于它效率很高，所以被广泛使用在很多加密协议的核心当中。

对称加密通常使用的是相对较小的密钥，一般小于256 bit。因为密钥越大，加密越强，但加密与解密的过程越慢。如果你只用1 bit来做这个密钥，那黑客们可以先试着用0来解密，不行的话就再用1解；但如果你的密钥有1 MB大，黑客们可能永远也无法破解，但加密和解密的过程要花费很长的时间。密钥的大小既要照顾到安全性，也要照顾到效率，是一个trade-off。

2000年10月2日，美国国家标准与技术研究所（NIST--American National Institute of Standards and Technology）选择了Rijndael算法作为新的高级加密标准（AES--Advanced Encryption Standard）。.NET中包含了Rijndael算法，类名叫RijndaelManaged，下面举个例子。

加密过程：

复制代码代码如下:

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);
    }
}

解密过程：

复制代码代码如下:

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);
    }
}

对称加密的一大缺点是密钥的管理与分配，换句话说，如何把密钥发送到需要解密你的消息的人的手里是一个问题。在发送密钥的过程中，密钥有很大的风险会被黑客们拦截。现实中通常的做法是将对称加密的密钥进行非对称加密，然后传送给需要它的人。

二、非对称加密（Asymmetric Cryptography）

非对称加密为数据的加密与解密提供了一个非常安全的方法，它使用了一对密钥，公钥（public key）和私钥（private key）。私钥只能由一方安全保管，不能外泄，而公钥则可以发给任何请求它的人。非对称加密使用这对密钥中的一个进行加密，而解密则需要另一个密钥。比如，你向银行请求公钥，银行将公钥发给你，你使用公钥对消息加密，那么只有私钥的持有人--银行才能对你的消息解密。与对称加密不同的是，银行不需要将私钥通过网络发送出去，因此安全性大大提高。

目前最常用的非对称加密算法是RSA算法，是Rivest, Shamir, 和Adleman于1978年发明，他们那时都是在MIT。.NET中也有RSA算法，请看下面的例子：

加密过程：

复制代码代码如下:

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)));
}

解密过程：

复制代码代码如下:

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));
}

虽然非对称加密很安全，但是和对称加密比起来，它非常的慢，所以我们还是要用对称加密来传送消息，但对称加密所使用的密钥我们可以通过非对称加密的方式发送出去。为了解释这个过程，请看下面的例子：

① Alice需要在银行的网站做一笔交易，她的浏览器首先生成了一个随机数作为对称密钥。

② Alice的浏览器向银行的网站请求公钥。

③ 银行将公钥发送给Alice。

④ Alice的浏览器使用银行的公钥将自己的对称密钥加密。

⑤ Alice的浏览器将加密后的对称密钥发送给银行。

⑥ 银行使用私钥解密得到Alice浏览器的对称密钥。

⑦ Alice与银行可以使用对称密钥来对沟通的内容进行加密与解密了。