C#加密和解密

总结：注册的时候经过MD5加密存进数据库，在登录的时候需要先加密输入的密码，再进行和数据库里的比对，因为同一字符串加密后是一样的，并不是无规则的：实例：
 
string name = this.TextBox1.Text;
         string pwd = System.Web.Security.FormsAuthentication.HashPasswordForStoringInConfigFile(this.TextBox2.Text, "MD5");
 
        Response.Write(name+"<br>"+pwd);
 
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.NET将原来独立的API和SDK合并到一个框架中，这对于程序开发人员非常有利。它将CryptoAPI改编进.NET的System.Security.Cryptography名字空间，使密码服务摆脱了SDK平台
 
的神秘性，变成了简单的.NET名字空间的使用。
 
　 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
 
　　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，通过私钥对数据块进行加密，只有
 
与之对应发布的公钥才能解密。从而确保了发布消息的正确身份。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。
 
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 部分名词
 密钥 Secret key
 对称加密算法 symmetric cryptography
 非对称加密算法 asymmetric cryptography
 数字签名 digital signature
 证书 certificate
 认证授权 certificate
 摘要 digest
 
---------------------------------------------------------------------------
 .NET的提供的加密功能类
    对称加密类
   System.Security.Cryptography.SymmetricAlgorithm
       System.Security.Cryptography.DES
       System.Security.Cryptography.RC2
       System.Security.Cryptography.Rijndael
       System.Security.Cryptography.TripleDES
    非对称加密类 
   System.Security.Cryptography.AsymmetricAlgorithm
       System.Security.Cryptography.DSA
       System.Security.Cryptography.RSA
 ---------------------------------------------------------------------------
 具体使用方法
 
加密和解密本地文档 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。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
         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所有的对称算法类都是从这个基类继承而来的
        SymmetricAlgorithm symm = new RijndaelManaged();
        ICryptoTransform transform = symm.CreateEncryptor();
        System.Security.Cryptography.CryptoStream cstream = new CryptoStrea(fsOut,transform,System.Security.Cryptography.CryptoStreamMode.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
 afsIn = 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();
 
加密网络数据
 
　　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
 {
 public class CryptoServer
 {
 private const int RSA_KEY_SIZE_BITS = 1024;
 private const int RSA_KEY_SIZE_BYTES = 252;
 private const int TDES_KEY_SIZE_BITS = 192;
 
public static void Main(string[] args)
 {
 int port;
 string msg;
 TcpListener listener;
 TcpClient client;
 SymmetricAlgorithm symm;
 RSACryptoServiceProvider rsa;
 //获取端口
 try
 {
 port = Int32.Parse(args[0]);
 msg = args[1];
 }
 catch
 {
 Console.WriteLine(USAGE);
 return;
 }
 //建立监听
 try
 {
 listener = new TcpListener(port);
 listener.Start();
 Console.WriteLine("Listening on port {0}...",port);
 
client = listener.AcceptTcpClient();
 Console.WriteLine("connection....");
 }
 catch (Exception e)
 {
 Console.WriteLine(e.Message);
 Console.WriteLine(e.StackTrace);
 return;
 }
 
try
 { 
rsa = new RSACryptoServiceProvider();
 rsa.KeySize = RSA_KEY_SIZE_BITS;
 
// 获取客户端公共密钥
 rsa.ImportParameters(getClientPublicKey(client));
 
symm = new TripleDESCryptoServiceProvider();
 symm.KeySize = TDES_KEY_SIZE_BITS;
 
//使用客户端的公共密钥加密对称密钥并发送给客。
 encryptAndSendSymmetricKey(client, rsa, symm);
 
//使用对称密钥加密信息并发送
 encryptAndSendSecretMessage(client, symm, msg);
 }
 catch (Exception e)
 {
 Console.WriteLine(e.Message);
 Console.WriteLine(e.StackTrace);
 }
 finally
 {
 try
 {
 client.Close();
 listener.Stop();
 }
 catch
 {
 //错误
 }
 Console.WriteLine("Server exiting...");
 }
 }
 
private static RSAParameters getClientPublicKey(TcpClient client)
 {
 // 从字节流获取串行化的公共密钥，通过串并转换写入类的实例
 byte[] buffer = new byte[RSA_KEY_SIZE_BYTES];
 NetworkStream ns = client.GetStream();
 MemoryStream ms = new MemoryStream();
 BinaryFormatter bf = new BinaryFormatter();
 RSAParameters result;
 
int len = 0;
 int totalLen = 0;
 
while(totalLen (len = ns.Read(buffer,0,buffer.Length))>0)
 {
 totalLen+=len;
 ms.Write(buffer, 0, len);
 }
 
ms.Position=0;
 
result = (RSAParameters)bf.Deserialize(ms);
 ms.Close();
 
return result;
 
}
 
private static void encryptAndSendSymmetricKey(
 TcpClient client,
 RSACryptoServiceProvider rsa,
 SymmetricAlgorithm symm)
 {
 // 使用客户端的公共密钥加密对称密钥
 byte[] symKeyEncrypted;
 byte[] symIVEncrypted;
 
NetworkStream ns = client.GetStream();
 
symKeyEncrypted = rsa.Encrypt(symm.Key, false);
 symIVEncrypted = rsa.Encrypt(symm.IV, false);
 
ns.Write(symKeyEncrypted, 0, symKeyEncrypted.Length);
 ns.Write(symIVEncrypted, 0, symIVEncrypted.Length);
 
}
 
private static void encryptAndSendSecretMessage(TcpClient client,
 SymmetricAlgorithm symm,
 string secretMsg)
 {
 // 使用对称密钥和初始化矢量加密信息并发送给客户端
 byte[] msgAsBytes;
 NetworkStream ns = client.GetStream();
 ICryptoTransform transform =
 symm.CreateEncryptor(symm.Key,symm.IV);
 CryptoStream cstream =new CryptoStream(ns, transform, CryptoStreamMode.Write);
 
msgAsBytes = Encoding.ASCII.GetBytes(secretMsg);
 
cstream.Write(msgAsBytes, 0, msgAsBytes.Length);
 cstream.FlushFinalBlock(); 
} 
}
 
客户端的工作流程是：
 
　　 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
 {
 public class CryptoClient 
{
 private const int RSA_KEY_SIZE_BITS = 1024;
 private const int RSA_KEY_SIZE_BYTES = 252;
 private const int TDES_KEY_SIZE_BITS = 192;
 private const int TDES_KEY_SIZE_BYTES = 128;
 private const int TDES_IV_SIZE_BYTES = 128;
 public static void Main(string[] args)
 {
 int port;
 string host;
 TcpClient client;
 SymmetricAlgorithm symm;
 RSACryptoServiceProvider rsa;
 
if (args.Length!=2)
 {
 Console.WriteLine(USAGE);
 return;
 }
 
try
 {
 host = args[0];
 port = Int32.Parse(args[1]); 
}
 catch
 {
 Console.WriteLine(USAGE);
 return;
 }
 
try //连接
 {
 client = new TcpClient();
 client.Connect(host,port);
 }
 catch(Exception e)
 {
 Console.WriteLine(e.Message);
 Console.Write(e.StackTrace);
 return;
 }
 
try
 {
 Console.WriteLine("Connected. Sending public key.");
 rsa = new RSACryptoServiceProvider();
 rsa.KeySize = RSA_KEY_SIZE_BITS;
 sendPublicKey(rsa.ExportParameters(false),client);
 symm = new TripleDESCryptoServiceProvider();
 symm.KeySize = TDES_KEY_SIZE_BITS;
 
MemoryStream ms = getRestOfMessage(client);
 extractSymmetricKeyInfo(rsa, symm, ms);
 showSecretMessage(symm, ms);
 }
 catch(Exception e)
 {
 Console.WriteLine(e.Message);
 Console.Write(e.StackTrace);
 }
 finally
 {
 try
 {
 client.Close();
 }
 catch { //错误
 }
 }
 }
 
private static void sendPublicKey(
 RSAParameters key,
 TcpClient client)
 {
 NetworkStream ns = client.GetStream();
 BinaryFormatter bf = new BinaryFormatter();
 bf.Serialize(ns,key);
 }
 
private static MemoryStream getRestOfMessage(TcpClient client)
 {
 //获取加密的对称密钥、初始化矢量、秘密信息。对称密钥用公共RSA密钥
 //加密，秘密信息用对称密钥加密
 MemoryStream ms = new MemoryStream(); 
NetworkStream ns = client.GetStream();
 byte[] buffer = new byte[1024];
 
int len=0;
 
// 将NetStream 的数据写入内存流
 while((len = ns.Read(buffer, 0, buffer.Length))>0)
 {
 ms.Write(buffer, 0, len);
 }
 ms.Position = 0;
 return ms;
 }
 
private static void extractSymmetricKeyInfo(
 RSACryptoServiceProvider rsa,
 SymmetricAlgorithm symm,
 MemoryStream msOrig) 
{
 MemoryStream ms = new MemoryStream();
 
// 获取TDES密钥--它被公共RSA密钥加密，使用私有密钥解密
 byte[] buffer = new byte[TDES_KEY_SIZE_BYTES];
 msOrig.Read(buffer,0,buffer.Length);
 symm.Key = rsa.Decrypt(buffer,false);
 
// 获取TDES初始化矢量
 buffer = new byte[TDES_IV_SIZE_BYTES];
 msOrig.Read(buffer, 0, buffer.Length);
 symm.IV = rsa.Decrypt(buffer,false);
 }
 
private static void showSecretMessage(
 SymmetricAlgorithm symm,
 MemoryStream msOrig)
 {
 //内存流中的所有数据都被加密了
 byte[] buffer = new byte[1024];
 int len = msOrig.Read(buffer,0,buffer.Length);
 
MemoryStream ms = new MemoryStream();
 ICryptoTransform transform =symm.CreateDecryptor(symm.Key,symm.IV);
 CryptoStream cstream =new CryptoStream(ms, transform, 
CryptoStreamMode.Write);
 cstream.Write(buffer, 0, len);
 cstream.FlushFinalBlock();
 
// 内存流现在是解密信息，是字节的形式，将它转换为字符串
 ms.Position = 0;
 len = ms.Read(buffer,0,(int) ms.Length);
 ms.Close();
 
string msg = Encoding.ASCII.GetString(buffer,0,len);
 Console.WriteLine("The host sent me this secret message:");
 Console.WriteLine(msg); 
} 
} 
}
 
　　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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 DES对称加密算法
 //名称空间 
using System; 
using System.Security.Cryptography; 
using System.IO; 
using System.Text;
 
//方法 
//加密方法 
public    string Encrypt(string pToEncrypt, string sKey) 
{ 
           DESCryptoServiceProvider des = new DESCryptoServiceProvider(); 
           //把字符串放到byte数组中 
                 //原来使用的UTF8编码，我改成Unicode编码了，不行 
           byte[] inputByteArray = Encoding.Default.GetBytes(pToEncrypt); 
           //byte[] inputByteArray=Encoding.Unicode.GetBytes(pToEncrypt);
 
           //建立加密对象的密钥和偏移量 
           //原文使用ASCIIEncoding.ASCII方法的GetBytes方法 
           //使得输入密码必须输入英文文本 
           des.Key = ASCIIEncoding.ASCII.GetBytes(sKey); 
           des.IV = ASCIIEncoding.ASCII.GetBytes(sKey); 
           MemoryStream ms = new MemoryStream(); 
           CryptoStream cs = new CryptoStream(ms, des.CreateEncryptor(),CryptoStreamMode.Write); 
           //Write the byte array into the crypto stream 
           //(It will end up in the memory stream) 
           cs.Write(inputByteArray, 0, inputByteArray.Length); 
           cs.FlushFinalBlock(); 
           //Get the data back from the memory stream, and into a string 
           StringBuilder ret = new StringBuilder(); 
           foreach(byte b in ms.ToArray()) 
                       { 
                       //Format as hex 
                       ret.AppendFormat("{0:X2}", b); 
                       } 
           ret.ToString(); 
           return ret.ToString(); 
}
 
//解密方法 
public    string Decrypt(string pToDecrypt, string sKey) 
{ 
           DESCryptoServiceProvider des = new DESCryptoServiceProvider();
 
           //Put the input string into the byte array 
           byte[] inputByteArray = new byte[pToDecrypt.Length / 2]; 
           for(int x = 0; x < pToDecrypt.Length / 2; x++) 
           { 
                     int i = (Convert.ToInt32(pToDecrypt.Substring(x * 2, 2), 16)); 
               inputByteArray[x] = (byte)i; 
           }
 
           //建立加密对象的密钥和偏移量，此值重要，不能修改 
           des.Key = ASCIIEncoding.ASCII.GetBytes(sKey); 
           des.IV = ASCIIEncoding.ASCII.GetBytes(sKey); 
           MemoryStream ms = new MemoryStream(); 
           CryptoStream cs = new CryptoStream(ms, des.CreateDecryptor(),CryptoStreamMode.Write); 
           //Flush the data through the crypto stream into the memory stream 
           cs.Write(inputByteArray, 0, inputByteArray.Length); 
           cs.FlushFinalBlock();
 
           //Get the decrypted data back from the memory stream 
           //建立StringBuild对象，CreateDecrypt使用的是流对象，必须把解密后的文本变成流对象 
           StringBuilder ret = new StringBuilder(); 
             
           return System.Text.Encoding.Default.GetString(ms.ToArray()); 
}

2.2 范例
 使用非对称算法加密消息的四个主要步骤
 1. 获取发送者的私钥和接收者的公钥。
 2. 借助随机密钥(random key)和初始化向量，用对称算法加密消息。
 3. 用接收者的公钥为2步骤中的密钥和初始化向量加密。
 4. 用发送者的私钥对消息进行数字签名处理。
 
对应的解密的四个步骤
 1. 获取发送者的公钥和接收者的私钥。
 2. 验证数字签名。
 3. 解密密钥和初始化向量。
 4. 使用解密后的密钥和初始化向量解密消息。
 
代码分析：
 
1. 获取密钥
 ...{
 X509CertificateStore x509Store = null;
 if (location == "CurrentUser")
 ...{
 x509Store = X509CertificateStore.CurrentUserStore(X509CertificateStore.MyStore);
 }
 else
 ...{
 x509Store = X509CertificateStore.LocalMachineStore(X509CertificateStore.MyStore);
 }
 bool open = x509Store.OpenRead();
 X509Certificate sender_cert = null;
 X509Certificate receiver_cert = null;
 
if (!open)
 ...{
 throw new Exception("unable to open the certificate store");
 }
 

sender_cert = x509Store.FindCertificateBySubjectName("CN=XinChen, [email protected]")[0 ];
 receiver_cert = x509Store.FindCertificateBySubjectName("CN=Sherry, [email protected]")[0 ];
 
RSAParameters sender_privateKey = sender_cert.Key.ExportParameters(true);
 RSAParameters receiver_publicKey = receiver_cert.PublicKey.ExportParameters(false);
 }
 
2. 对称算法加密 (不指定初始密钥和初始向量，则由系统自动生成)
 ...{
 SymmetricAlgorithm symmProvider = SymmetricAlgorithm.Create("TripleDES");
 
encryptor = symmProvider.CreateEncryptor();
 
CryptoStream encStream = new CryptoStream(data, encryptor, CryptoStreamMode.Read);
 MemoryStream encrypted = new MemoryStream();
 byte[] buffer = new byte[1024];
 int count = 0;
 while ((count = encStream.Read(buffer,0,1024)) > 0)
 ...{
 encrypted.Write(buffer,0,count);
 }
 }
 3. 用接收者的公钥为2步骤中的密钥和初始化向量加密
 ...{
 byte[] key;
 byte[] iv;
 RSACryptoServiceProvider asymmetricProvider = new RSACryptoServiceProvider();
 asymmetricProvider.ImportParameters(receiver_publicKey);
    
key = asymmetricProvider.Encrypt(symmProvider.Key,false);
 iv = asymmetricProvider.Encrypt(symmProvider.IV,false);
 }
 4. 创建数字签名
 使用密钥为消息散列进行加密
 ...{
 byte[] signature;
 asymmetricProvider.ImportParameters(sender_privateKey);
 signature = asymmetricProvider.SignData(encrypted.ToArray(), new SHA1CryptoServiceProvider());
 }
 
上面四个步骤的最后输出为encrypted、key、iv和signature
 
解密的代码演示：
 1. 获取密钥
 ...
 2. 验证数字签名
 ...{
 asymmetricProvider.ImportParameters(sender_publicKey);
 bool verify = asymmetricProvider.VerifyData(encrypted, new SHA1CryptoServiceProvider(), signature)
 }
 3. 解密密钥和初始化向量
 ...{
 asymmetricProvider.ImportParameters(receiver_privateKey);
 byte[] decryptedKey = asymmetricProvider.Decrypt(key, false);
 byte[] decryptediv = asymmetricProvider.Decrypt(iv, false);
 } 
4. 使用解密后的密钥和初始化向量解密消息。
 ...{
 SymmetricAlgorithm symmProvider = SymmetricAlgorithm.Create("TripleDES");
 ICryptoTransform decryptor = symmProvider.CreateDecryptor(decryptedKey, decryptediv);
 CryptoStream decStream = new CryptoStream(encrypted, decryptor, CryptoStreamMode.Read);
 }
 
3.Hash散列举例
 ...{
    System.Security.Cryptography.HashAlgorithm
       System.Security.Cryptography.KeyedHashAlgorithm
       System.Security.Cryptography.MD5
       System.Security.Cryptography.SHA1
       System.Security.Cryptography.SHA256
       System.Security.Cryptography.SHA384
       System.Security.Cryptography.SHA512
 }
 public static string Encrypt(string password) 
...{
 password = password.ToLower();
 
Byte[] clearBytes = new UnicodeEncoding().GetBytes(password);
 Byte[] hashedBytes = ((HashAlgorithm) CryptoConfig.CreateFromName("MD5")).ComputeHash(clearBytes);
 
return BitConverter.ToString(hashedBytes);
 }