C#对称加密与非对称加密实例

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。

三、总结

① 对称加密加密与解密使用的是同样的密钥,所以速度快,但由于需要将密钥在网络传输,所以安全性不高。

② 非对称加密使用了一对密钥,公钥与私钥,所以安全性高,但加密与解密速度慢。

③ 解决的办法是将对称加密的密钥使用非对称加密的公钥进行加密,然后发送出去,接收方使用私钥进行解密得到对称加密的密钥,然后双方可以使用对称加密来进行沟通。

希望本文所述对大家的C#程序设计有所帮助。

时间: 2014-10-19

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