RSA加解密简单实现

news2024/11/17 13:46:15

目录

浅谈加解密实现方式

MD5加密

DES加密

AES加密

RSA加密

SSL加密认证

关于RSA加解密实现

简单数据加解密的实现

分块加解密实现

附录

浅谈加解密实现方式

关于数据加解密方式，我们一般分为不可逆加密、对称可逆加密、非对称加密、综合加密应用等，简单介绍下我所了解的一些加密方式。

MD5加密

MD5加密属于不可逆加密，原文加密过后生成的密文无法解密出原文。

其特点包括：

  • 相同原文加密结果一致
  • 不同长度的内容加密过后都是32位
  • 原文差别很小，密文差别很大
  • 不管文件多大，都能产生32位长度摘要，文件内容不变，名字变了，密文不会变

一般使用场景包括：

  • 防止被篡改：校验数据是否一致、源代码管理器
  • 防止明文存储：密码保存
  • 防止抵赖：数字签名

DES加密

DES加密属于对称可逆加密，通信的双方使用同一个秘钥，通过秘钥加密过后的密文，可使用秘钥解密出原文。

其特点包括：

  • 加密解密速度快，但密匙的安全问题有待解决
  • 不具有个体原子性，一个密钥被共享，泄露几率会大大增加
  • 适合大量数据

一般用于资讯传输数据的加密

AES加密

AES加密属于对称可逆加密，通信的双方使用同一个秘钥，通过秘钥加密过后的密文，可使用秘钥解密出原文。安全性高于DES加密

一般用于数据库加密存储隐私数据

其特点包括：

  • 加密简单快速，但不具有个体原子性，一个密钥被共享，泄露几率会大大增加
  • 适合大量数据
  • 可利于并行计算
  • 分为不同的工作模式，ECB，CBC，OFB，CFB，CFB8，CTR，GCM，除了ECB无须设置初始化向量IV而不安全之外，其它AES工作模式都必须设置向量IV

RSA加密

RSA属于非对称可逆加密，加密秘钥和解密秘钥为两个不同的秘钥，两个秘钥称之为公钥和私钥，公钥是公开的，通信双方都持有的，用来加密原文数据；私钥为通信的其中一方持有，用来解密数据来获取原文数据。

其特点包括：

  • 公钥和私钥是一对
  • 公钥和私钥不可相互推导，只有密文，没有解密key，也推导不出原文
  • 加解密速度慢，安全性好

一般用于网络数据传输，从而保证信息的保密性、认证性，比如数字签名，即私钥持有者对信息进行签名，验证者可以根据公开的公钥进行验证签名是否正确和有效，即实现了认证性，以及不可抵赖性。

SSL加密认证

SSL加密是数字证书加密，属于加解密综合应用，https协议使用（https协议=HTTP协议+SSL/TLS协议）

其证书构成为：

  • 持有者姓名
  • 发证机关
  • 有效期
  • 证书持有人公钥
  • 扩展信息
  • 发证机关对该证书的数字签名（数字签名=前5点信息MD5摘要，然后用CA的私钥加密下）

SSL加密模式可以用于发送安全电子邮件、访问安全站点、网上招标与投标、网上签约、网上订购、安全网上公文传送、网上办公、网上缴费、网上缴税以及网上购物等安全的网上电子交易活动，交易时，双方需要使用数字签名来表明自己的身份，并使用数字签名来进行有关的交易操作，防止交易过程中出现数据被泄露或篡改的情况

关于RSA加解密实现

使用RSA加解密的实现，需要引用System.Security.Cryptography

简单数据加解密的实现

public void RSACheck(string txtValue)
        {
            var rsaClient = new RSACryptoServiceProvider(2048);
            var privakeKeyByte = rsaClient.ExportRSAPrivateKey();
            var publicKeyByte = rsaClient.ExportRSAPublicKey();
            string privateKey = Convert.ToBase64String(privakeKeyByte); 
            string publicKey= Convert.ToBase64String(publicKeyByte);

            int privateBytesRead = 0;
            RSACryptoServiceProvider rsaPrivate = new RSACryptoServiceProvider();
            rsaPrivate.ImportRSAPrivateKey(privakeKeyByte, out privateBytesRead);
            int publicBytesRead = 0;
            RSACryptoServiceProvider rsaPublic = new RSACryptoServiceProvider();
            rsaPublic.ImportRSAPublicKey(publicKeyByte, out publicBytesRead);

            Console.WriteLine("原始字符串：" + txtValue);
            //公钥加密
            string enStr = Convert.ToBase64String(rsaPublic.Encrypt(System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(txtValue), RSAEncryptionPadding.Pkcs1));
            Console.WriteLine("加密字符串：" + enStr);
            //私钥解密
            string deStr = System.Text.Encoding.UTF8.GetString(rsaPrivate.Decrypt(Convert.FromBase64String(enStr),RSAEncryptionPadding.Pkcs1));
            Console.WriteLine("解密字符串：" + deStr);
            私钥签名
            //string signStr = rsa.Sign(txtValue);
            //Console.WriteLine("字符串签名：" + signStr);
            公钥验证签名
            //bool signVerify = rsa.Verify(txtValue, signStr);
            //Console.WriteLine("验证签名：" + signVerify);
        }

实现效果

分块加解密实现

 RSA加解密数据时，对于加解密的数据长度有一定的限制，其长度规则限制为

需要加密的字节数不能超过密钥的长度值除以 8 再减去 11（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)

因此对于加密/解密数据长度超过最大长度限制时，使用分块加密/解密的方式

分块加密实现

        /// <summary>
        /// 获取RSA私钥加密数据
        /// </summary>
       /// <param name="publicKey">加密公钥</param>
       /// <param name="txtValue">加密原文数据</param>
        /// <returns></returns>
        public string GetRSAEncrypt(string publicKey,string txtValue)
        {
            byte[] publicKeyByte = Convert.FromBase64String(publicKey);
            int publicBytesRead = 0;
            RSACryptoServiceProvider rsaPublic = new RSACryptoServiceProvider();
            rsaPublic.ImportRSAPublicKey(publicKeyByte, out publicBytesRead);
            int maxBlockSize = rsaPublic.KeySize / 8 - 11;//加密块最大长度限制
            //公钥加密
            string enStr = "";
            byte[] jsonByte = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(txtValue);
            if (jsonByte.Length <= maxBlockSize)
            {
                enStr = Convert.ToBase64String(rsaPublic.Encrypt(jsonByte, RSAEncryptionPadding.Pkcs1));
            }
            else
            {
                //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）。
                //加密数据长度超过最大长度限制时，使用分块加密的方式
                using (MemoryStream plaiStream = new MemoryStream(jsonByte))
                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 = rsaPublic.Encrypt(toEncrypt, RSAEncryptionPadding.Pkcs1);
                        crypStream.Write(cryptograph, 0, cryptograph.Length);
                        blockSize = plaiStream.Read(buffer, 0, maxBlockSize);
                    }
                    enStr = Convert.ToBase64String(crypStream.ToArray(), Base64FormattingOptions.None);
                }
            }
            return enStr;
        }

分块解密实现

        /// <summary>
        /// RSA解密
        /// </summary>
        /// <param name="cipherText">密文数据</param>
        /// <param name="privateKey">解密私钥</param>
        /// <returns></returns>
        public string DeRsaData(string cipherText, string privateKey)
        {
            string deStr = "";
            int bytesRead = 0;
            RSACryptoServiceProvider rsaPrivate = new RSACryptoServiceProvider();
            rsaPrivate.ImportRSAPrivateKey(Convert.FromBase64String(privateKey), out bytesRead);
            int maxBlockSize = rsaPrivate.KeySize / 8; //解密块最大长度限制
            byte[] ciphertextData = Convert.FromBase64String(cipherText);
            if (ciphertextData.Length <= maxBlockSize)
            {
                deStr = System.Text.Encoding.UTF8.GetString(rsaPrivate.Decrypt(Convert.FromBase64String(cipherText), RSAEncryptionPadding.Pkcs1));
            }
            else
            {
                //需要解密的数据长度超过解密块最大长度时，使用分块解密
                using (MemoryStream crypStream = new MemoryStream(ciphertextData))
                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 = rsaPrivate.Decrypt(toDecrypt, RSAEncryptionPadding.Pkcs1);
                        plaiStream.Write(plaintext, 0, plaintext.Length);
                        blockSize = crypStream.Read(buffer, 0, maxBlockSize);
                    }
                    deStr = System.Text.Encoding.UTF8.GetString(plaiStream.ToArray());
                }
            }
            return deStr;
        }

附录

关于System.Security.Cryptography的使用学习AesCryptoServiceProvider 类 (System.Security.Cryptography) | Microsoft Learn

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