那些常用的加密算法

前言

本文主要讲解一下C#常用的那些加密算法。

MD5加密

MD5加密是最常见的加密方式，因为MD5是不可逆的，所以很多系统的密码都是用MD5加密保存的。

虽然MD5是不可以解码的，但因为MD5加密的字符串是固定的，所以，理论上只需要建立一个庞大的数据库，把所有的字符串都加密一遍，那就可以解码所有的MD5密文了。

虽然建立一个可以解码全部MD5的数据库不太现实，但一个五六百亿数据量的数据库就可以解码绝大部分字符串了，毕竟大部分情况下，我们的密码也是有长度限制的。

实际应用中MD5有64位和32位加密之分，代码如下：

#region MD5加密 32和64  
public static string GetMd532(string ConvertString)
{
    MD5CryptoServiceProvider md5 = new MD5CryptoServiceProvider();
    string t2 = BitConverter.ToString(md5.ComputeHash(UTF8Encoding.Default.GetBytes(ConvertString)), 4, 8);
    t2 = t2.Replace("-", "");

    return t2;
} 
public static string Get64Md5(string str)
{
    string cl = str;
    string pwd = "";
    var md5 = MD5.Create();
    byte[] s = md5.ComputeHash(Encoding.UTF8.GetBytes(cl)); 
    for (int i = 0; i < s.Length; i++)
    {
        pwd = pwd + s[i].ToString("X2");
    } 
    return pwd;
} 
#endregion

我们运行一下，加密函数。

Console.WriteLine($"MD5-64:{ MD5Helper.Get64Md5("Kiba518")}");
Console.WriteLine($"MD5-32:{ MD5Helper.Get32Md5("Kiba518")}");

结果如下图所示：

SHA1加密

SHA1加密算法与MD5加密类似，都是不可逆的，只是算法不同。所以也和MD5一样，存在容易被大数据解码的问题。

代码如下：

private static readonly Encoding Encoder = Encoding.UTF8;
public static String Sha1(String content )
{
    try
    {
        SHA1 sha1 = new SHA1CryptoServiceProvider();//创建SHA1对象
        byte[] bytes_in = Encoder.GetBytes(content);//将待加密字符串转为byte类型
        byte[] bytes_out = sha1.ComputeHash(bytes_in);//Hash运算
        sha1.Dispose();//释放当前实例使用的所有资源
        String result = BitConverter.ToString(bytes_out);//将运算结果转为string类型
        result = result.Replace("-", "").ToUpper();
        return result;
    }
    catch (Exception ex)
    {
        return ex.Message;
    }
}

运行加密函数，结果如下图所示：

Base64加密

准确的来说，Base64是一种编码，而不是加密，通常Base64编码后字符串会用于传输数据。不过也因为Base64编码后字符串具有不可读性，所以，不少人也把他当做加密算法来使用。

代码如下：

private static readonly Encoding Encoder = Encoding.UTF8;
public static string EncodeBase64(string source)
{
    string target = "";
    byte[] bytes = Encoder.GetBytes(source);
    try
    {
        target = Convert.ToBase64String(bytes);
    }
    catch
    {
        target = source;
    }
    return target;
}
public static string DecodeBase64(string result)
{
    string decode = "";
    byte[] bytes = Convert.FromBase64String(result);
    try
    {
        decode = Encoder.GetString(bytes);
    }
    catch
    {
        decode = result;
    }
    return decode;
}

运行Base64编码函数。

string base64Str = Base64Helper.EncodeBase64("Kiba518");
Console.WriteLine($"SHA1编码:{ base64Str}");
Console.WriteLine($"SHA1解码:{ Base64Helper.DecodeBase64(base64Str)}");

结果如下图所示：

Des加密

DES加密算法是对密钥进行保密，而公开算法，即只有拥有相同密钥的人才能解密。

DES加密算法对密钥有要求，必须是8个字符，如abcdefgh这样的。

代码如下：

public static string Encrypt(string stringToEncrypt, string shortKey)
{
    DESCryptoServiceProvider des = new DESCryptoServiceProvider();
    byte[] inputByteArray = Encoding.GetEncoding("UTF-8").GetBytes(stringToEncrypt);
    des.Key = ASCIIEncoding.UTF8.GetBytes(shortKey);
    des.IV = ASCIIEncoding.UTF8.GetBytes(shortKey);
    MemoryStream ms = new MemoryStream();
    CryptoStream cs = new CryptoStream(ms, des.CreateEncryptor(), CryptoStreamMode.Write);
    cs.Write(inputByteArray, 0, inputByteArray.Length);
    cs.FlushFinalBlock();
    StringBuilder ret = new StringBuilder();
    foreach (byte b in ms.ToArray())
    {
        ret.AppendFormat("{0:X2}", b);
    }
    ret.ToString();
    return ret.ToString();
}
public static string Decrypt(string stringToDecrypt, string sKey)
{
    DESCryptoServiceProvider des = new DESCryptoServiceProvider();

    byte[] inputByteArray = new byte[stringToDecrypt.Length / 2];
    for (int x = 0; x < stringToDecrypt.Length / 2; x++)
    {
        int i = (Convert.ToInt32(stringToDecrypt.Substring(x * 2, 2), 16));
        inputByteArray[x] = (byte)i;
    }
    des.Key = ASCIIEncoding.UTF8.GetBytes(sKey);
    des.IV = ASCIIEncoding.UTF8.GetBytes(sKey);
    MemoryStream ms = new MemoryStream();
    CryptoStream cs = new CryptoStream(ms, des.CreateDecryptor(), CryptoStreamMode.Write);
    cs.Write(inputByteArray, 0, inputByteArray.Length);
    cs.FlushFinalBlock();
    StringBuilder ret = new StringBuilder();
    return System.Text.Encoding.Default.GetString(ms.ToArray());
}

如代码所示，我们使用DESCryptoServiceProvider类来进行DES加密。

DESCryptoServiceProvider类的Mode属性可以指定加密运算模式。

加密运算模式如下：

CBC：密码块链模式。

ECB：电子密码本模式。

OFB：输出反馈模式。

CFB：密码反馈模式。

CTS：密码文本窃取模式。

在C#中默认的加密运算模式是CBC—密码块链模式。

在Java中默认的加密运算模式是ECB—电子密码本模式。

即，如果密文是在C#项目和Java项目之间传递，那么必须配置相同的加密运算模式。

运行DES加密函数代码如下：

string key_8 = "abcdefgh";
string desShortKeyStr = DESHelper.Encrypt("Kiba518", key_8);
Console.WriteLine($"DES加密:{ desShortKeyStr}");
Console.WriteLine($"DES解密:{ DESHelper.Decrypt(desShortKeyStr, key_8)}");

结果如下图所示：

有时候，我们的密钥不是正好8个字符，那我们就截取前8为作为密钥就可以了。

RSA加密

RSA加密采用公钥加密，私钥解密的模式。Https的数字证书也是使用这种模式加密的。

代码如下：

public static string RSADecrypt(string xmlPrivateKey, string enptStr)
 {
     RSACryptoServiceProvider provider = new RSACryptoServiceProvider();
     provider.FromXmlString(xmlPrivateKey);
     byte[] rgb = Convert.FromBase64String(enptStr);
     byte[] bytes = provider.Decrypt(rgb, RSAEncryptionPadding.OaepSHA1);
     return new UnicodeEncoding().GetString(bytes);
 }
 public static string RSAEncrypt(string xmlPublicKey, string enptStr)
 {
     RSACryptoServiceProvider provider = new RSACryptoServiceProvider();
     provider.FromXmlString(xmlPublicKey);
     byte[] bytes = new UnicodeEncoding().GetBytes(enptStr);
     return Convert.ToBase64String(provider.Encrypt(bytes, RSAEncryptionPadding.OaepSHA1));
 }

运行DES加密函数代码如下：

//加密公钥  
string publicKey = "<RSAKeyValue><Modulus>18+I2j3HU/fXQasRXOWGegP3dG75I/It2n42rgeIATeftBkoQNH73Rz0IYW++arqd0Yy5hFpNkqzY/dOmD+bDXWUheWA0P/dVZf+qeWwVV+iW3lRAU8SmnPcaD35Ic1jMEPFQVeX1zGI2ofD8aGodeSRA4+JKo+KLgyGVGDI+d0=</Modulus><Exponent>AQAB</Exponent></RSAKeyValue>";
//解密私钥 
string privateKey = "<RSAKeyValue>      <Modulus>18+I2j3HU/fXQasRXOWGegP3dG75I/It2n42rgeIATeftBkoQNH73Rz0IYW++arqd0Yy5hFpNkqzY/dOmD+bDXWUheWA0P/dVZf+qeWwVV+iW3lRAU8SmnPcaD35Ic1jMEPFQVeX1zGI2ofD8aGodeSRA4+JKo+KLgyGVGDI+d0=</Modulus><Exponent>AQAB</Exponent><P>2EEAI+cO1fyvmGpg3ywMLHHZ1/X3ZrF6xZBNM2AL7bJFVfL8RS8UznUCdsL/R/o1b+lGo1CetlI++n6IvYYwyw==</P><Q>/3muAXWOU3SMKFWSDpHUgeM9kZev0ekQDefRSayXM8q9ItkaWTOJcIN614A0UGdYE6VX1ztPgveQFzm0qJDy9w==</Q><DP>NM/i/eGewOmd5IYONFJogq4nOlOKYNz1E6yC/gn1v83qmuvlaevuk+EFggVrHKPhSvxYUOgOao45bSlbsZVE8w==</DP><DQ>MKU7w91dh3iWw4tfr1SHUWAytglbGi41t2Af0taBSARftUX/pWKR1hHDD0vDKlgzRjJiooIRps966WE8jChliw==</DQ><InverseQ>YEIfQArVNP27AJn3WOBswHP/+gJ6Bk434MZ80CJONp4b6e+Ilxd2dwloxGKNbGgCyaNJEFI5J8qYSNNe0KqPkw==</InverseQ><D>ZAscSPesqLtS+WlBMkxgy719AGfVbRl+sjQiSwjIvq+3hDjJVUtCs90RO10SDBF0gfhz7f2SRY3ZnXTu5VtPF9KEQyUaY0F6eXwz4YQNzJTI2c1o5SFXZP8Ynqwltg8gNIhMe8bB6nVgASeADBim22DlSFCzmD3vt1gTI8nxmO0=</D></RSAKeyValue>";
string myname = "my name is Kiba518!my name is Kiba518!!!!43"; //最大长度43
string rsaStr = RSAHelper.RSAEncrypt(publicKey, myname);
Console.WriteLine($"RSA加密:{ rsaStr}");
string dersaStr = RSAHelper.RSADecrypt(privateKey, rsaStr);
Console.WriteLine($"RSA解密:{ dersaStr}");

结果如下图所示：

RSA加密有个特点，就是他对被加密的字符串有长度限制。

长度限制规则：待加密的字节数不能超过密钥的长度值除以 8 再减去 11（即：RSACryptoServiceProvider.KeySize / 8 - 11），而加密后得到密文的字节数，正好是密钥的长度值除以 8（即：RSACryptoServiceProvider.KeySize / 8）。注：该长度指的是byte[]数组的长度，而不是字符串的长度。

简单来说，就是被加密字符串不能太长。

但是，在真实的业务中，我们需要加密的字符串往往会很长，那么，RSA又对被加密字符串有长度限制，我们该怎么办呢？很简单，把待加密的字符串拆开，每段长度都小于等于限制长度，然后分段加密，这样，问题就解决了。

分段加密代码如下：

public static String SubRSAEncrypt(string xmlPublicKey, string enptStr)
{
    RSACryptoServiceProvider provider = new RSACryptoServiceProvider();
    provider.FromXmlString(xmlPublicKey);
    Byte[] bytes = Encoder.GetBytes(enptStr);
    int MaxBlockSize = provider.KeySize / 8 - 11;    //加密块最大长度限制

    if (bytes.Length <= MaxBlockSize)
        return Convert.ToBase64String(provider.Encrypt(bytes, false));

    using (MemoryStream PlaiStream = new MemoryStream(bytes))
    using (MemoryStream CrypStream = new MemoryStream())
    {
        Byte[] Buffer = new Byte[MaxBlockSize];
        int BlockSize = PlaiStream.Read(Buffer, 0, MaxBlockSize);

        while (BlockSize > 0)
        {
            Byte[] ToEncrypt = new Byte[BlockSize];
            Array.Copy(Buffer, 0, ToEncrypt, 0, BlockSize);

            Byte[] Cryptograph = provider.Encrypt(ToEncrypt, false);
            CrypStream.Write(Cryptograph, 0, Cryptograph.Length);

            BlockSize = PlaiStream.Read(Buffer, 0, MaxBlockSize);
        }

        return Convert.ToBase64String(CrypStream.ToArray(), Base64FormattingOptions.None);
    }

}
/// <summary>
/// 分段解密，应对长字符串
/// </summary>
/// <param name="xmlPublicKey"></param>
/// <param name="enptStr"></param>
/// <returns></returns>
public static String SubRSADecrypt(string xmlPublicKey, string enptStr)
{
    RSACryptoServiceProvider provider = new RSACryptoServiceProvider();
    provider.FromXmlString(xmlPublicKey);
    Byte[] bytes = Convert.FromBase64String(enptStr);
    int MaxBlockSize = provider.KeySize / 8;    //解密块最大长度限制

    if (bytes.Length <= MaxBlockSize)
        return Encoder.GetString(provider.Decrypt(bytes, false));

    using (MemoryStream CrypStream = new MemoryStream(bytes))
    using (MemoryStream PlaiStream = new MemoryStream())
    {
        Byte[] Buffer = new Byte[MaxBlockSize];
        int BlockSize = CrypStream.Read(Buffer, 0, MaxBlockSize);

        while (BlockSize > 0)
        {
            Byte[] ToDecrypt = new Byte[BlockSize];
            Array.Copy(Buffer, 0, ToDecrypt, 0, BlockSize);

            Byte[] Plaintext = provider.Decrypt(ToDecrypt, false);
            PlaiStream.Write(Plaintext, 0, Plaintext.Length);

            BlockSize = CrypStream.Read(Buffer, 0, MaxBlockSize);
        }

        return Encoder.GetString(PlaiStream.ToArray());
    }
}

结果如下图所示：

国密加密

国密加密有以下几种模式。

如图所示，SM3是一种数据摘要计算，与MD5和SHA1类似，都是不可逆的。而SM2算法中还需要使用SM3对数据加密。

C#使用国密加密，首先引用BouncyCastle.Crypto.dll。

具体使用方式参考网址：https://www.cnblogs.com/valu/p/12842778.html

Demo中有代码具体封装的代码。

调用代码如下：

#region SM3 不可逆
 byte[] md = new byte[32];
 byte[] msg1 = Encoding.Default.GetBytes("KIBA518");
 SM3Digest sm3 = new SM3Digest();
 sm3.BlockUpdate(msg1, 0, msg1.Length);
 sm3.DoFinal(md, 0);
 System.String s = new UTF8Encoding().GetString(Hex.Encode(md));
 System.Console.Out.WriteLine(s.ToUpper());

 #endregion

 #region SM2
 SM2Utils.GenerateKeyPair();

 String plainText = "KIBA518";
 byte[] sourceData = Encoding.Default.GetBytes(plainText);

 //下面的秘钥可以使用generateKeyPair()生成的秘钥内容  
 // 国密规范正式私钥  
 String prik = "3690655E33D5EA3D9A4AE1A1ADD766FDEA045CDEAA43A9206FB8C430CEFE0D94";
 // 国密规范正式公钥  
 String pubk = "04F6E0C3345AE42B51E06BF50B98834988D54EBC7460FE135A48171BC0629EAE205EEDE253A530608178A98F1E19BB737302813BA39ED3FA3C51639D7A20C7391A";

 System.Console.Out.WriteLine("加密: ");
 String cipherText = SM2Utils.Encrypt(Hex.Decode(pubk), sourceData);
 System.Console.Out.WriteLine(cipherText);
 System.Console.Out.WriteLine("解密: ");
 plainText = Encoding.Default.GetString(SM2Utils.Decrypt(Hex.Decode(prik), Hex.Decode(cipherText)));
 System.Console.Out.WriteLine(plainText);

 Console.ReadLine();
 #endregion

结果如下图所示