[C#数据加密]——MD5、SHA、AES、RSA

一、C#数据加密介绍

数据加密是信息安全领域的一个重要组成部分，它用于保护数据不被未授权访问。以下是一些常见的加密算法和方法：

1、MD5 (Message Digest Algorithm 5):

• 一种广泛使用的哈希函数，可以产生128位的哈希值。
• 通常用于验证文件完整性，但因为其易受到碰撞攻击，不推荐用于需要高安全性的场合。

 

2、SHA (Secure Hash Algorithm):

• 一系列密码散列函数，包括SHA-1、SHA-2（如SHA-256、SHA-512）和SHA-3。
• 比MD5更安全，能产生更长的哈希值，用于确保数据的完整性和验证。

3、AES (Advanced Encryption Standard):

• 一种对称密钥加密标准，使用128位、192位或256位的密钥。
• 非常安全，广泛用于保护数据传输和存储。

4、RSA:

• 一种非对称加密算法，基于大整数分解的困难性。
• 通常用于安全的数据传输，数字签名和密钥交换。
• RSA算法使用两个密钥：一个公钥用于加密，一个私钥用于解密。

二、C#数据加密示例

1、可以使用System.Security.Cryptography命名空间中的MD5类来实现MD5哈希算法。以下是一个简单的C#代码示例，演示如何使用MD5对字符串进行哈希计算：

using System;
using System.Security.Cryptography;
using System.Text;public class MD5Example
{public static void Main(string[] args){// 待加密的原始字符串string originalString = "Hello, World!";// 将字符串转换为字节数组byte[] inputBytes = Encoding.UTF8.GetBytes(originalString);// 创建MD5哈希算法实例using (MD5 md5 = MD5.Create()){// 计算哈希值byte[] hashBytes = md5.ComputeHash(inputBytes);// 将哈希值转换为十六进制字符串StringBuilder hashStringBuilder = new StringBuilder();for (int i = 0; i < hashBytes.Length; i++){hashStringBuilder.Append(hashBytes[i].ToString("x2"));}// 输出MD5哈希值Console.WriteLine("MD5 Hash: " + hashStringBuilder.ToString());}}
}

2、可以使用System.Security.Cryptography命名空间中的SHA256类来实现SHA-256哈希算法。以下是一个C#代码示例，演示如何使用SHA-256对字符串进行哈希计算：

using System;
using System.Security.Cryptography;
using System.Text;public class SHA256Example
{public static void Main(string[] args){// 待加密的原始字符串string originalString = "Hello, World!";// 将字符串转换为字节数组byte[] inputBytes = Encoding.UTF8.GetBytes(originalString);// 创建SHA256哈希算法实例using (SHA256 sha256 = SHA256.Create()){// 计算哈希值byte[] hashBytes = sha256.ComputeHash(inputBytes);// 将哈希值转换为十六进制字符串StringBuilder hashStringBuilder = new StringBuilder();for (int i = 0; i < hashBytes.Length; i++){hashStringBuilder.Append(hashBytes[i].ToString("x2"));}// 输出SHA-256哈希值Console.WriteLine("SHA-256 Hash: " + hashStringBuilder.ToString());}}
}

3、使用AES加密数据可以通过System.Security.Cryptography命名空间中的Aes类来实现。以下是一个使用AES加密算法的示例代码，包括密钥生成、加密和解密过程：

using System;
using System.IO;
using System.Security.Cryptography;
using System.Text;public class AESExample
{public static void Main(string[] args){// 待加密的数据string originalData = "Hello, World!";byte[] dataToEncrypt = Encoding.UTF8.GetBytes(originalData);// 使用256位密钥using (Aes aes = Aes.Create()){aes.Key = Encoding.UTF8.GetBytes("your-32-byte-long-key-here!"); // 密钥长度可以是16, 24, 32字节aes.IV = Encoding.UTF8.GetBytes("your-16-byte-long-iv-here!");   // IV长度必须和块大小相同，对于AES是16字节// 准备内存流以用于加密using (MemoryStream memoryStream = new MemoryStream()){// 将加密流包装在内存流中using (CryptoStream cryptoStream = new CryptoStream(memoryStream, aes.CreateEncryptor(), CryptoStreamMode.Write)){// 写入数据并加密cryptoStream.Write(dataToEncrypt, 0, dataToEncrypt.Length);cryptoStream.FlushFinalBlock(); // 必须调用以完成加密过程}// 转换加密后的数据为16进制字符串string encryptedData = Convert.ToBase64String(memoryStream.ToArray());Console.WriteLine("Encrypted Data: " + encryptedData);// 为了演示解密，我们在这里也提供解密的代码// 准备内存流以用于解密using (MemoryStream decryptMemoryStream = new MemoryStream(Convert.FromBase64String(encryptedData))){// 将解密流包装在内存流中using (CryptoStream decryptCryptoStream = new CryptoStream(decryptMemoryStream, aes.CreateDecryptor(), CryptoStreamMode.Read)){// 读取解密后的数据byte[] decryptedData = new byte[dataToEncrypt.Length];int decryptedCount = decryptCryptoStream.Read(decryptedData, 0, decryptedData.Length);// 转换解密后的数据为字符串string decryptedDataString = Encoding.UTF8.GetString(decryptedData, 0, decryptedCount);Console.WriteLine("Decrypted Data: " + decryptedDataString);}}}}}
}

4、使用RSA加密和解密可以通过System.Security.Cryptography命名空间中的RSA类来实现。以下是一个C#代码示例，演示了如何生成RSA密钥对、使用公钥加密数据以及使用私钥解密数据：

using System;
using System.IO;
using System.Security.Cryptography;
using System.Text;public class RSAExample
{public static void Main(string[] args){// 生成RSA密钥对using (var rsa = new RSACryptoServiceProvider(2048)){// 获取公钥和私钥byte[] publicKey = rsa.ToXmlString(false).DecodeFromXmlString().GetRSAPublicKey();byte[] privateKey = rsa.ToXmlString(true).DecodeFromXmlString().GetRSAPrivateKey();// 待加密的原始数据string originalData = "Hello, World!";byte[] dataToEncrypt = Encoding.UTF8.GetBytes(originalData);// 使用公钥加密数据byte[] encryptedData = rsa.Encrypt(dataToEncrypt, true);// 显示加密后的数据Console.WriteLine("Encrypted Data: " + Convert.ToBase64String(encryptedData));// 使用私钥解密数据byte[] decryptedData = rsa.Decrypt(encryptedData, true);// 显示解密后的数据string decryptedDataString = Encoding.UTF8.GetString(decryptedData);Console.WriteLine("Decrypted Data: " + decryptedDataString);// 保存和加载密钥对SaveRSAKey(rsa, "rsaKeys.xml");using (var rsaFromStorage = LoadRSAKey("rsaKeys.xml")){// 可以继续使用加载的密钥进行加密或解密操作}}}private static void SaveRSAKey(RSACryptoServiceProvider rsa, string filename){// 将私钥保存到文件File.WriteAllText(filename, rsa.ToXmlString(true));}private static RSACryptoServiceProvider LoadRSAKey(string filename){// 从文件加载私钥string xml = File.ReadAllText(filename);return new RSACryptoServiceProvider().FromXmlString(xml);}
}public static class RSAExtensions
{public static byte[] GetRSAPublicKey(this RSAParameters rsaParams){byte[] publicKey = new byte[rsaParams.Modulus.Length + rsaParams.Exponent.Length];Array.Copy(rsaParams.Modulus, 0, publicKey, 0, rsaParams.Modulus.Length);Array.Copy(rsaParams.Exponent, 0, publicKey, rsaParams.Modulus.Length, rsaParams.Exponent.Length);return publicKey;}public static byte[] GetRSAPrivateKey(this RSAParameters rsaParams){byte[] privateKey = new byte[rsaParams.Modulus.Length + rsaParams.Exponent.Length + rsaParams.D.Length + rsaParams.P.Length + rsaParams.Q.Length];Array.Copy(rsaParams.Modulus, 0, privateKey, 0, rsaParams.Modulus.Length);Array.Copy(rsaParams.Exponent, 0, privateKey, rsaParams.Modulus.Length, rsaParams.Exponent.Length);Array.Copy(rsaParams.D, 0, privateKey, rsaParams.Modulus.Length + rsaParams.Exponent.Length, rsaParams.D.Length);Array.Copy(rsaParams.P, 0, privateKey, rsaParams.Modulus.Length + rsaParams.Exponent.Length + rsaParams.D.Length, rsaParams.P.Length);Array.Copy(rsaParams.Q, 0, privateKey, rsaParams.Modulus.Length + rsaParams.Exponent.Length + rsaParams.D.Length + rsaParams.P.Length, rsaParams.Q.Length);return privateKey;}public static string DecodeFromXmlString(this byte[] xmlBytes){return Encoding.UTF8.GetString(xmlBytes);}
}

三、数据加密完结

        每种加密方法都有其特定的用途和安全级别。选择哪种加密方法取决于你的具体需求，比如需要保护的数据类型、安全要求、性能考虑等。在实际应用中，通常需要结合使用多种加密技术来达到最佳的安全效果。