dotnet AesGcm

dotnet的算法库实现了Gcm模式的加密算法，这里不讨论算法的原理，只是简单的使用功能。

注意：AesGcm对dotnet的版本要求，具体参考官方文档。

简单使用

// The key parameter length is other than 16, 24, or 32 bytes
var key = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes("2836e95fcd10e04b0069bb1ee6599528");
var aes = new System.Security.Cryptography.AesGcm(key);

var nonceByteSizes = System.Security.Cryptography.AesGcm.NonceByteSizes;
Console.WriteLine($"nonce size max={nonceByteSizes.MaxSize} min={nonceByteSizes.MinSize}");

var nonce = new byte[12];
new Random().NextBytes(nonce);

var plainttext = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes("这是一段待加密的内容");
var ciphertext = new byte[plainttext.Length];

var tagByteSizes = System.Security.Cryptography.AesGcm.TagByteSizes;
Console.WriteLine($"tag size max={tagByteSizes.MaxSize} min={tagByteSizes.MinSize}");

var tag = new byte[16];
aes.Encrypt(nonce, plainttext, ciphertext, tag);
aes.Decrypt(nonce, ciphertext, tag, plainttext);

Console.WriteLine(System.Text.Encoding.UTF8.GetString(plainttext));

里面有几个关键的参数：

秘钥支持16位，24位，32位长度

nonce，也称为初始化向量（IV）长度是12位

tag，是加密后产生的内容，注意不是密文，代码中使用的长度是16位，可以通过TagByteSizes获取支持的值

执行结果：

nonce size max=12 min=12
tag size max=16 min=12
这是一段待加密的内容

在实际使用中，加密和解密过程是分开的。从代码中可以看出，如果想要解密，除了秘钥以外，还需要nonce，tag作为解密参数。

对于秘钥，加密方和解密方肯定是都知道的。

nonce其实也可以由双方事先约定好生成规则，保持一致就可以。

问题是tag，是在加密时生成的，无法通过事先约定的方式处理，需要和密文一起告诉对方。

我们可以这样定义，加密方加密后，将nonce，密文，tag拼接在一起，解密方按照该规则提取内容解密。nonce固定12位，tag使用16位。

public static byte[] Encrypt(byte[] key, string content)
{
    var aes = new System.Security.Cryptography.AesGcm(key);

    var nonce = new byte[12];
    new Random().NextBytes(nonce);

    var plainttext = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(content);
    var ciphertext = new byte[plainttext.Length];

    var tag = new byte[16];
    aes.Encrypt(nonce, plainttext, ciphertext, tag);

    var ret = new byte[nonce.Length + ciphertext.Length + tag.Length];
    Buffer.BlockCopy(nonce, 0, ret, 0, nonce.Length);
    Buffer.BlockCopy(ciphertext, 0, ret, nonce.Length, ciphertext.Length);
    Buffer.BlockCopy(tag, 0, ret, nonce.Length + ciphertext.Length, tag.Length);

    return ret;
}

public static string Decrypt(byte[] key, byte[] content)
{
    var aes = new System.Security.Cryptography.AesGcm(key);

    var nonce = new byte[12];
    var ciphertext = new byte[content.Length - 12 - 16];
    var tag = new byte[16];

    Buffer.BlockCopy(content, 0, nonce, 0, 12);
    Buffer.BlockCopy(content, 12, ciphertext, 0, ciphertext.Length);
    Buffer.BlockCopy(content, content.Length - 16, tag, 0, 16);

    var plainttext = new byte[ciphertext.Length];
    aes.Decrypt(nonce, ciphertext, tag, plainttext);

    return System.Text.Encoding.UTF8.GetString(plainttext);
}

以上就是AesGcm的使用方式。