.NET中加密和解密的实现方法
来源:互联网 发布:网络协议内容 编辑:程序博客网 时间:2024/05/29 04:24
加密和解密的算法
System.Security.Cryptography名字空间包含了实现安全方案的类,例如加密和解密数据、管理密钥、验证数据的完整性并确保数据没有被篡改等等。本文重点讨论加密和解密。
加密和解密的算法分为对称(symmetric)算法和不对称(asymmetric)算法。对称算法在加密和解密数据时使用相同的密钥和初始化矢量,典型的有DES、 TripleDES和Rijndael算法,它适用于不需要传递密钥的情况,主要用于本地文档或数据的加密。不对称算法有两个不同的密钥,分别是公共密钥和私有密钥,公共密钥在网络中传递,用于加密数据,而私有密钥用于解密数据。不对称算法主要有RSA、DSA等,主要用于网络数据的加密。
加密和解密本地文档
下面的例子是加密和解密本地文本,使用的是Rijndael对称算法。
对称算法在数据流通过时对它进行加密。因此首先需要建立一个正常的流(例如I/O流)。文章使用FileStream类将文本文件读入字节数组,也使用该类作为输出机制。
接下来定义相应的对象变量。在定义SymmetricAlgorithm抽象类的对象变量时我们可以指定任何一种对称加密算法提供程序。代码使用的是Rijndael算法,但是很容易改为DES或者TripleDES算法。.NET使用强大的随机密钥设置了提供程序的实例,选择自己的密钥是比较危险的,接受计算机产生的密钥是一个更好的选择,文中的代码使用的是计算机产生的密钥。
下一步,算法实例提供了一个对象来执行实际数据传输。每种算法都有CreateEncryptor和CreateDecryptor两个方法,它们返回实现ICryptoTransform接口的对象。
最后,现在使用BinaryReader的ReadBytes方法读取源文件,它会返回一个字节数组。BinaryReader读取源文件的输入流,在作为CryptoStream.Write方法的参数时调用ReadBytes方法。指定的CryptoStream实例被告知它应该操作的下层流,该对象将执行数据传递,无论流的目的是读或者写。
下面是加密和解密一个文本文件的源程序片断:
namespace com.billdawson.crypto { class TextFileCrypt { public static void Main(string[] args) { string file = args[0]; string tempfile = Path.GetTempFileName(); //打开指定的文件 FileStream fsIn = File.Open(file,FileMode.Open, FileAccess.Read); FileStream fsOut = File.Open(tempfile, FileMode.Open, FileAccess.Write); //定义对称算法对象实例和接口 SymmetricAlgorithm symm = new RijndaelManaged(); ICryptoTransform transform = symm.CreateEncryptor(); CryptoStream cstream = new CryptoStream(fsOut,transform, ryptoStreamMode.Write); BinaryReader br = new BinaryReader(fsIn); // 读取源文件到cryptostream cstream.Write(br.ReadBytes((int)fsIn.Length),0,(int)fsIn.Length); cstream.FlushFinalBlock(); cstream.Close(); fsIn.Close(); fsOut.Close(); Console.WriteLine("created encrypted file {0}", tempfile); Console.WriteLine("will now decrypt and show contents"); // 反向操作--解密刚才加密的临时文件 fsIn = File.Open(tempfile,FileMode.Open,FileAccess.Read); transform = symm.CreateDecryptor(); cstream = new CryptoStream(fsIn,transform, CryptoStreamMode.Read); StreamReader sr = new StreamReader(cstream); Console.WriteLine("decrypted file text: " + sr.ReadToEnd()); fsIn.Close(); } } } |
如果我有一个只想自己看到的文档,我不会简单的通过e-mail发送给你。我将使用对称算法加密它;如果有人截取了它,他们也不能阅读该文档,因为他们没有用于加密的唯一密钥。但是你也没有密钥。我需要使用某种方式将密钥给你,这样你才能解密文档,但是不能冒密钥和文档被截取的风险。
非对称算法就是一种解决方案。这类算法使用的两个密钥有如下关系:使用公共密钥加密的信息只能被相应的私有密钥解密。因此,我首要求你给我发送你的公共密钥。在发送给我的途中可能有人会截取它,但是没有关系,因为他们只能使用该密钥给你的信息加密。我使用你的公共密钥加密文档并发送给你。你使用私有密钥解密该文档,这是唯一可以解密的密钥,并且没有通过网络传递。
不对称算法比对称算法计算的花费多、速度慢。因此我们不希望在线对话中使用不对称算法加密所有信息。相反,我们使用对称算法。下面的例子中我们使用不对称加密来加密对称密钥。接着就使用对称算法加密了。实际上安全接口层(SSL)建立服务器和浏览器之间的安全对话使用的就是这种工作方式。
示例是一个TCP程序,分为服务器端和客户端。服务器端的工作流程是:
从客户端接收公共密钥。
使用公共密钥加密未来使用的对称密钥。
将加密了的对称密钥发送给客户端。
给客户端发送使用该对称密钥加密的信息。
代码如下:
namespace com.billdawson.crypto private static void encryptAndSendSecretMessage(TcpClient client, |
建立和发送公共密钥给服务器。
从服务器接收被加密的对称密钥。
解密该对称密钥并将它作为私有的不对称密钥。
接收并使用不对称密钥解密信息。
代码如下:
namespace com.billdawson.crypto private static MemoryStream getRestOfMessage(TcpClient client) // 获取TDES密钥--它被公共RSA密钥加密,使用私有密钥解密 |
结论
使用对称算法加密本地数据时比较适合。在保持代码通用时我们可以选择多种算法,当数据通过特定的CryptoStream时算法使用转换对象加密该数据。需要将数据通过网络发送时,首先使用接收的公共不对称密钥加密对称密钥。
本文只涉及到System.Security.Cryptography名字空间的一部分服务。尽管文章保证只有某个私有密钥可以解密相应公共密钥加密的信息,但是它没有保证是谁发送的公共密钥,发送者也可能是假的。需要使用处理数字证书的类来对付该风险。
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