net加密基础1-对称加密

2012-02-04 21:43 海不是蓝阅读(1799) 评论(2) 编辑收藏举报

.NET中常用的3个密码术命名空间

using System.Security.Cryptography;

using System.Security.Cryptography.Xml;

using System.Security.Cryptography.X509Certificates;

它们依次的大概作用解释：

1.System.Security.Cryptography

包含所有加密任务的核心类

2.System.Security.Cryptography.Xml

包含结合使用System.Security.Cryptography类，对XML文档部分内容进行加密和签名的类

3.System.Security.Cryptography.X509Certificates

包含允许检索证书信息的类

System.Security.Cryptography的3层模型

第一层：第一层是一组抽象类，它们表示加密算法的类型，用于完成特定的加密任务。

第二层：表示包含特定加密算法的类，由第一层派生而来，它们也是抽象类，例如DES算法类。

第三层：就是加密的实现方案。都是由算法类派生而来。

构建块

NET系统使用基于流的体系结构来加密和解密，这样就可以方便的对来自不同数据源的不同数据类型进行加密处理。

它是如何工作的？ICryptoTransform接口和CryptoStream类

ICryptoTransform接口

由可以执行块加密转换的类实现，可以是加密，解密，散列计算，基于64的编码/解码或格式化操作。

DES des = DES.Create();

ICryptoTransform ic = des.CreateEncryptor();

这个接口的详细解释请去msdn观看。多数情况我们用CryptoStream类替换这个接口。

CryptoStream类

这个类是个重点，它包装了，并使用ICryptoTransform 在后台执行操作。

优点是它采用了缓冲访问，使用它就可以进行加密。不用担心算法所需要块的大小。

另外一个优点是它包装了普通NET Stream派生类，所以它可以很方便的和各种流进行操作。

下面介绍下加密算法的分类

对称密码算法

加密解密都使用相同的密钥，那么这个密码算法就是对称密码算法。

即如果密钥K用于将明文加密成NajDs78a，那么密钥K也就用解密NajDs78a。

由于加密解密都采用相同的密钥，所以有时候称为同一密钥和单密钥。

对称密码算法分为两大类：

1.块密码算法

2.流密码算法

它们分别用于不同的应用程序领域。

NET中提供的对称算法

算法	抽象算法类	默认实现类	有效密钥大小	默认密钥大小
DES	DES	DESCryptoServiceProvider	64位	64
TripleDES	TripleDES	TripleDESCryptoServiceProvider	128,192	192
RC2	RC2	RC2CryptoServiceProvider	40-128	128
Rijndael	Rijndael	RijndaelManaged	128,192,256	256

大多数情况可以使用Rijndael作为默认推荐的算法.

SymmetricAlgorithm类

上面所有的对称加密类都是继承SymmetricAlgorithm类。

几个重要的属性

属性	说明
BlockSize	使用该算法在一次操作中可以加密或解密的数据基本单位。
Key	用于加密或解密数据的秘密值。
KeySize	分配给秘密密钥的位数。
IV	初始化向量，提供加密过程额外输入并提高安全性，初始化向量与密钥一样，加密者和解密者都必须知道，不过，它不需要保密。重点：IV的长度总是和BlockSize 数据块的长度一样！
LegalBlockSizes	获取对称算法支持的块大小。
LegalKeySizes	获取对称算法支持的密钥大小。

非对称密码算法

net加密基础-非对称加密中介绍。

使用对称加密DES算法

1.创建DES对象

DES des = DES.Create();

然后我们就要设置密钥Key和初始化向量IV。

2.设置密钥Key和初始化向量IV

我们先看看Net中对Key和IV的定义

// Fields

private static KeySizes[] s_legalBlockSizes = new KeySizes[] { new KeySizes(0x40, 0x40, 0) };

private static KeySizes[] s_legalKeySizes = new KeySizes[] { new KeySizes(0x40, 0x40, 0) };

s_legalBlockSizes是BlockSize ，也就是加密或解密的数据块。

s_legalKeySizes 就是密钥。

再看看KeySizes的定义

public KeySizes(int minSize, int maxSize, int skipSize)

{

this.m_minSize = minSize;

this.m_maxSize = maxSize;

this.m_skipSize = skipSize;

}

通过上面我们知道了DES算法的数据块大小为0x40位，也就是64位，转换成byte数组就是长度为8。也就是64除以8=8个字节大小。

上面我们提到过IV的长度总是和BlockSize 数据块的长度一样！

所以我们使用DES算法的时候IV的长度应该为8个长度的byte数组。

同理，使用DES算法的密钥Key的长度为8个长度的byte数组。

注意KeySizes定义了最大和最小！只是这里DES算法最大最小都是一样的

码如果在使用加密算法的时候不按照算法要求设置Key长度和IV长度，就会抛出异常！

static void Main()
{
    //假设这里是加密客户
    DES des = DES.Create();
    Encoding e = Encoding.UTF8;
    //注意下面的Key和IV都是设置为64位长度的，转换以后就是长度为8的byte数组
    string str = DEScryptor(des, "我是明文", e, "ujd87yr4", "ujd87yr4");
    Console.WriteLine("密文：{0}", str);
    //假设这里是解密客户
    DES des1 = DES.Create();
    Console.WriteLine("明文：{0}", DESDecryptor(des1, str, e, "ujd87yr4", "ujd87yr4"));
    Console.Read();
}

/// <summary>
/// DES对称加密算法
/// </summary>
/// <typeparam name="T">对称加密算法类型</typeparam>
/// <param name="Encryptor">加密算法实例对象</param>
/// <param name="EncryptString">待加密的字符</param>
/// <param name="encd">待加密的字符编码</param>
/// <param name="Key">加密算法密钥</param>
/// <param name="IV">加密算法初始化向量</param>
/// <returns></returns>
public static string DEScryptor(DES Encryptor, string EncryptString, Encoding encd, string Key, string IV)
{
    if (string.IsNullOrEmpty(EncryptString)
        || string.IsNullOrEmpty(Key)
        || string.IsNullOrEmpty(IV))
        throw new ArgumentNullException("参数不正确！");
    CryptoStream cs = null;
    Encoding ec = encd ?? Encoding.Default;
    Byte[] StrBytes = ec.GetBytes(EncryptString);
    Byte[] KeyBytes = Encoding.ASCII.GetBytes(Key);
    Byte[] IVBytes = Encoding.ASCII.GetBytes(IV);
    try
    {
        MemoryStream ms = new MemoryStream();
        cs = new CryptoStream(ms, Encryptor.CreateEncryptor(KeyBytes, IVBytes), CryptoStreamMode.Write);
        cs.Write(StrBytes, 0, StrBytes.Length);
        cs.FlushFinalBlock();
        return Convert.ToBase64String(ms.ToArray());
    }
    catch (CryptographicException ex)
    {
        throw new ArgumentException(ex.Message);
    }
    finally
    {
        if (cs != null)
            cs.Close();
    }
}

/// <summary>
/// DES对称解密算法
/// </summary>
/// <typeparam name="T">对称解密算法类型</typeparam>
/// <param name="Decryptor">对称解密算法实例对象</param>
/// <param name="DecryptorString">代解密的字符串</param>
/// <param name="encd">输出的解密字符串编码</param>
/// <param name="Key">解密密钥</param>
/// <param name="IV">解密初始化向量</param>
/// <returns></returns>
public static string DESDecryptor(DES Decryptor, string DecryptorString, Encoding encd, string Key, string IV)
{
    if (string.IsNullOrEmpty(DecryptorString)
        || string.IsNullOrEmpty(Key)
        || string.IsNullOrEmpty(IV))
        throw new ArgumentNullException("参数不正确！");
    CryptoStream cs = null;
    Encoding ec = encd ?? Encoding.Default;
    Byte[] StrBytes = Convert.FromBase64String(DecryptorString);
    Byte[] KeyBytes = Encoding.ASCII.GetBytes(Key);
    Byte[] IVBytes = Encoding.ASCII.GetBytes(IV);
    try
    {
        MemoryStream ms = new MemoryStream();
        cs = new CryptoStream(ms, Decryptor.CreateDecryptor(KeyBytes, IVBytes), CryptoStreamMode.Write);
        cs.Write(StrBytes, 0, StrBytes.Length);
        cs.FlushFinalBlock();
        return ec.GetString(ms.ToArray());
    }
    catch (CryptographicException ex)
    {
        throw new ArgumentException(ex.Message);
    }
    finally
    {
        if (cs != null)
            cs.Close();
    }
}

其它对称算法介绍

微软是将Rijndael作为默认推荐的算法，

通过Reflector这个工具我们可以查看它的Key长度等信息

// Fields

private static KeySizes[] s_legalBlockSizes = new KeySizes[] { new KeySizes(0x80, 0x100, 0x40) };

private static KeySizes[] s_legalKeySizes = new KeySizes[] { new KeySizes(0x80, 0x100, 0x40) };

所以Rijndael加密算法的密钥Key的长度有2个合法的，最小是长度为16的byte数组，最大为32长度的byte数组。

IV的长度和Key一样，小是长度为16的byte数组，最大为32长度的byte数组

TripleDES加密算法

// Fields

private static KeySizes[] s_legalBlockSizes = new KeySizes[] { new KeySizes(0x40, 0x40, 0) };

private static KeySizes[] s_legalKeySizes = new KeySizes[] { new KeySizes(0x80, 0xc0, 0x40) };

RC2加密算法

// Fields

protected int EffectiveKeySizeValue;

private static KeySizes[] s_legalBlockSizes = new KeySizes[] { new KeySizes(0x40, 0x40, 0) };

private static KeySizes[] s_legalKeySizes = new KeySizes[] { new KeySizes(40, 0x400, 8) };

为了方便使用，我写了个对称加密的泛型方法

static void Main()
{
    //假设这里是加密客户
    Rijndael rj = Rijndael.Create();
    Encoding e = Encoding.UTF8;
    //注意下面的Key和IV都是设置为128位长度的，转换以后就是长度为16的byte数组
    string str = SymmetryEncryptor<Rijndael>(rj, "我是明文", e, "ujd87yr4sdf34rt5", "ujd87yr4sdf34rt5");
    Console.WriteLine("密文：{0}", str);
    //假设这里是解密客户
    Rijndael rj1 = Rijndael.Create();
    Console.WriteLine("明文：{0}", SymmetryDecryptor<Rijndael>(rj1, str, e, "ujd87yr4sdf34rt5", "ujd87yr4sdf34rt5"));
    Console.Read();
}

/// <summary>
/// 对称加密算法
/// </summary>
/// <typeparam name="T">对称加密算法类型</typeparam>
/// <param name="Encryptor">加密算法实例对象</param>
/// <param name="EncryptString">待加密的字符</param>
/// <param name="encd">待加密的字符编码</param>
/// <param name="Key">加密算法密钥</param>
/// <param name="IV">加密算法初始化向量</param>
/// <returns></returns>
public static string SymmetryEncryptor<T>(T Encryptor, string EncryptString, Encoding encd, string Key, string IV)
    where T : SymmetricAlgorithm
{
    if (string.IsNullOrEmpty(EncryptString)
        || string.IsNullOrEmpty(Key)
        || string.IsNullOrEmpty(IV))
        throw new ArgumentNullException("参数不正确！");
    CryptoStream cs = null;
    Encoding ec = encd ?? Encoding.Default;
    Byte[] StrBytes = ec.GetBytes(EncryptString);
    Byte[] KeyBytes = Encoding.ASCII.GetBytes(Key);
    Byte[] IVBytes = Encoding.ASCII.GetBytes(IV);
    try
    {
        MemoryStream ms = new MemoryStream();
        cs = new CryptoStream(ms, Encryptor.CreateEncryptor(KeyBytes, IVBytes), CryptoStreamMode.Write);
        cs.Write(StrBytes, 0, StrBytes.Length);
        cs.FlushFinalBlock();
        return Convert.ToBase64String(ms.ToArray());
    }
    catch (CryptographicException ex)
    {
        throw new ArgumentException(ex.Message);
    }
    finally
    {
        if (cs != null)
            cs.Close();
    }
}

/// <summary>
/// 对称解密算法
/// </summary>
/// <typeparam name="T">对称解密算法类型</typeparam>
/// <param name="Decryptor">对称解密算法实例对象</param>
/// <param name="DecryptorString">代解密的字符串</param>
/// <param name="encd">输出的解密字符串编码</param>
/// <param name="Key">解密密钥</param>
/// <param name="IV">解密初始化向量</param>
/// <returns></returns>
public static string SymmetryDecryptor<T>(T Decryptor, string DecryptorString, Encoding encd, string Key, string IV)
    where T : SymmetricAlgorithm
{
    if (string.IsNullOrEmpty(DecryptorString)
        || string.IsNullOrEmpty(Key)
        || string.IsNullOrEmpty(IV))
        throw new ArgumentNullException("参数不正确！");
    CryptoStream cs = null;
    Encoding ec = encd ?? Encoding.Default;
    Byte[] StrBytes = Convert.FromBase64String(DecryptorString);
    Byte[] KeyBytes = Encoding.ASCII.GetBytes(Key);
    Byte[] IVBytes = Encoding.ASCII.GetBytes(IV);
    try
    {
        MemoryStream ms = new MemoryStream();
        cs = new CryptoStream(ms, Decryptor.CreateDecryptor(KeyBytes, IVBytes), CryptoStreamMode.Write);
        cs.Write(StrBytes, 0, StrBytes.Length);
        cs.FlushFinalBlock();
        return ec.GetString(ms.ToArray());
    }
    catch (CryptographicException ex)
    {
        throw new ArgumentException(ex.Message);
    }
    finally
    {
        if (cs != null)
            cs.Close();
    }
}

作者：海不是蓝

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