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:
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:
{
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:
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:
{
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。