C 学习笔记16—— net中System Security Cryptography 命名空间

拼搏现实的明天。 2022-04-17 03:29 180阅读 0赞

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**.net中System.Security.Cryptography命名空间**

在.NETFramework出现之前，如果我们需要进行加密的话，我们只有各种较底层的技术可以选择，如 Microsoft Crypto API、Crypto++、Openssl等等，其用法相当复杂。而在 .NET Framework中，这些复杂内容已经被封装在各个 .NET 框架类中，并且由一个System.Security.Cryptography 命名空间包含这些与加密、签名相关的类。利用这些类，我们就可以很方便地使用各种广泛使用的算法，包括RSA, DSA, Rijndael, SHA和其他Hash算法等等。

首先，我们了解一下加密中的一些基本术语：

![0_1314890047dFRi.gif][]

对称加密算法

加密算法的一般类型有对称和非对称两种。对称算法使用相同的密钥来加密和解密数据。对称密钥密码算法所用的加密密钥和解密密钥通常是相同的，即使不同也可以很容易地由其中的任意一个推导出另一个。在此算法中，加、解密双方所用的密钥都要保守秘密。由于计算速度快，对称加密算法被广泛应用于大量数据，如文件的加密过程中。

使用分组密码算法数字签名常用的加密标准有：DES，Tripl－DES,RC2,RC4,CAST等。

.NET Framework提供了以下类来实现对称加密算法：

DESCryptoServiceProvider

RC2CryptoServiceProvider

RijndaelManaged

TripleDESCryptoServiceProvider

![0_1314890061pPyS.gif][]

下面是一个DESCryptoServiceProvider类的应用实例：

下面的示例使用 **DESCryptoServiceProvider** 类将一些数据加密到内存，然后解密数据。

//This sample demonstrates using a key based on the cryptographic serviceprovider (CSP) version  
// of the Data Encryption Standard (DES)algorithm toencrypt a string to a byte array, and then  
// to decrypt the byte array back to a string.  
  
using System;  
using System.IO;  
using System.Text;  
using System.Security.Cryptography;  
  
class CryptoMemoryStream  
\{  
// Main method.  
public static void Main()  
\{  
// Create a new DES key.  
DESCryptoServiceProvider key = newDESCryptoServiceProvider();  
  
// Encrypt a string to a byte array.  
byte\[\] buffer = Encrypt("This is some plaintext!", key);  
  
// Decrypt the byte array back to a string.  
string plaintext = Decrypt(buffer, key);  
  
// Display the plaintext value to the console.  
Console.WriteLine(plaintext);  
\}  
  
// Encrypt the string.  
public static byte\[\] Encrypt(stringPlainText, SymmetricAlgorithm key)  
\{  
// Create a memory stream.  
MemoryStream ms = new MemoryStream();  
  
// Create a CryptoStream using the memory stream andthe  
// CSP DES key.  
CryptoStream encStream = new CryptoStream(ms,key.CreateEncryptor(), CryptoStreamMode.Write);  
  
// Create a StreamWriter to write a string  
// to the stream.  
StreamWriter sw = new StreamWriter(encStream);  
  
// Write the plaintext to the stream.  
sw.WriteLine(PlainText);  
  
// Close the StreamWriter and CryptoStream.  
sw.Close();  
encStream.Close();  
  
// Get an array of bytes that represents  
// the memory stream.  
byte\[\] buffer = ms.ToArray();  
  
// Close the memory stream.  
ms.Close();  
  
// Return the encrypted byte array.  
return buffer;  
\}  
  
// Decrypt the byte array.  
public static string Decrypt(byte\[\]CypherText, SymmetricAlgorithm key)  
\{  
// Create a memory stream to the passed buffer.  
MemoryStream ms = new MemoryStream(CypherText);  
  
// Create a CryptoStream using the memory stream andthe  
// CSP DES key.  
CryptoStream encStream = new CryptoStream(ms,key.CreateDecryptor(), CryptoStreamMode.Read);  
  
// Create a StreamReader for reading the stream.  
StreamReader sr = new StreamReader(encStream);  
  
// Read the stream as a string.  
string val = sr.ReadLine();  
  
// Close the streams.  
sr.Close();  
encStream.Close();  
ms.Close();  
  
return val;  
\}  
\}

公共钥匙加密算法 (非对称密钥密码算法)

公共钥匙加密算法又称为非对称密钥密码算法。它使用到两个密钥：公开密钥和私有密钥，分别用于对数据的加密和解密，即如果用公开密钥对数据进行加密，只有用对应的私有密钥才能进行解密；如果用私有密钥对数据进行加密，则只有用对应的公开密钥才能解密。

使用公钥密码算法进行数字签名通用的加密标准有： RSA，DSA等。

.NET Framework提供了以下类来实现公共钥匙加密算法(非对称加密算法)：

DSACryptoServiceProvider

RSACryptoServiceProvider

![0_1314890080PNyd.gif][]

下面是一个RSACryptoServiceProvider类的应用实例：

//获取密钥和公钥  
public void RSAKey(out string xmlKeys, out string xmlPublicKey)  
\{  
try  
\{  
System.Security.Cryptography.RSACryptoServiceProvider rsa = newRSACryptoServiceProvider();  
xmlKeys = rsa.ToXmlString(true);  
xmlPublicKey = rsa.ToXmlString(false);  
\}  
catch (Exception ex)  
\{  
throw ex;  
\}  
\}  
//RSA的加密函数  
public string RSAEncrypt(string xmlPublicKey, string m\_strEncryptString)  
\{  
try  
\{  
byte\[\] PlainTextBArray;  
byte\[\] CypherTextBArray;  
string Result;  
System.Security.Cryptography.RSACryptoServiceProvider rsa = newRSACryptoServiceProvider();  
rsa.FromXmlString(xmlPublicKey);  
PlainTextBArray = (new UnicodeEncoding()).GetBytes(m\_strEncryptString);  
CypherTextBArray = rsa.Encrypt(PlainTextBArray, false);  
Result = Convert.ToBase64String(CypherTextBArray);  
return Result;  
\}  
catch (Exception ex)  
\{  
throw ex;  
\}  
\}  
//RSA的加密函数  
public string RSAEncrypt(string xmlPublicKey, byte\[\] EncryptString)  
\{  
try  
\{  
byte\[\] CypherTextBArray;  
string Result;  
System.Security.Cryptography.RSACryptoServiceProvider rsa = newRSACryptoServiceProvider();  
rsa.FromXmlString(xmlPublicKey);  
CypherTextBArray = rsa.Encrypt(EncryptString, false);  
Result = Convert.ToBase64String(CypherTextBArray);  
return Result;  
\}  
catch (Exception ex)  
\{  
throw ex;  
\}  
\}

//RSA的解密函数  
public string RSADecrypt(string xmlPrivateKey, string m\_strDecryptString)  
\{  
try  
\{  
byte\[\] PlainTextBArray;  
byte\[\] DypherTextBArray;  
string Result;  
System.Security.Cryptography.RSACryptoServiceProvider rsa = newRSACryptoServiceProvider();  
rsa.FromXmlString(xmlPrivateKey);  
PlainTextBArray = Convert.FromBase64String(m\_strDecryptString);

//XP版本以上为true  
DypherTextBArray = rsa.Decrypt(PlainTextBArray, false);  
Result = (new UnicodeEncoding()).GetString(DypherTextBArray);  
return Result;  
\}  
catch (Exception ex)  
\{  
throw ex;  
\}  
\}

//RSA的解密函数  
public string RSADecrypt(string xmlPrivateKey, byte\[\] DecryptString)  
\{  
try  
\{  
byte\[\] DypherTextBArray;  
string Result;  
System.Security.Cryptography.RSACryptoServiceProvider rsa = newRSACryptoServiceProvider();  
rsa.FromXmlString(xmlPrivateKey);  
DypherTextBArray = rsa.Decrypt(DecryptString, false );  
Result = (new UnicodeEncoding()).GetString(DypherTextBArray);  
return Result;  
\}  
catch (Exception ex)  
\{  
throw ex;  
\}  
\}

数字签名

数字签名是指使用密码算法对待发的数据(报文、票证等)进行加密处理，生成一段信息，附着在原文上一起发送，这段信息类似现实中的签名或印章，接收方对其进行验证，判断原文真伪。

目的：提供数据完整性保护和抗否认功能。

.NET Framework提供了以下类来实现数字签名加密算法：

DSACryptoServiceProvider

RSACryptoServiceProvider

Hash 算法

Hash算法也称作散列算法或报文摘要（digital digest）。Hash算法将任意长度数据转化为固定长度字符序列。Hash结果是始终维一的。任意二个序列的Hash结果是不同的。Hash结果亦称为数字指纹（Finger Print），它有固定的长度，且相同的明文摘要必定一致。这样这串摘要使可成为验证明文是否是"真身"的"指纹"了。

Hash算法数字签字通用的加密标准有： SHA－1，MD5等。

.NET Framework提供了以下类来实现加密Hash算法：

HMACSHA1

MACTripleDES

MD5CryptoServiceProvider

SHA1Managed

SHA256Managed

SHA384Managed

SHA512Managed

![0_1314890096iz2q.gif][]

下面是一个SHA512Managed类的应用实例：

面的示例计算 data 的 **SHA512Managed** 哈希值，并将它存储在 result 中。此示例假定存在一个预定义的常数 DATA\_SIZE。

byte\[\] data = new byte\[DATA\_SIZE\];

byte\[\] result;

SHA512 shaM= new SHA512Managed();

result =shaM.ComputeHash(data);

其他

自定义算法：

在machine.config中 .NET 定义了cryptography 设置的Schema。 我们可以通过在machine.config 中的定义，来实现替代某些已有算法并调用自定义算法：

具体的方法，可以参考MSDN中的信息：

Cryptography Settings Schema

http://msdn.microsoft.com/library/default.asp?url=/library/en-us/cpgenref/html/gngrfcryptographysettingsschema.asp

Configuring Cryptography

X.509数字证书

在System.Security.Cryptography.X509Certificates命名空间中，.NET Framework包含了X.509 v.3数字证书的实现。

XML数字签名

在System.Security.Cryptography.XML命名空间中，.NET Framework包含了XML数字签名实现。通过调用该命名空间中的类，我们可以实现对XML对象进行数字签名。

总结

总而言之，.NETFramework 中的System.Security.Cryptography命名空间实现了各类加密，签名的实现。通过调用相应的类库，我们可以很方便地实现各类加密，签名的操作。

System.Security.Cryptography 命名空间的具体定义，我们可以在以下链接找到：

http://msdn.microsoft.com/library/default.asp?url=/library/en-us/cpref/html/frlrfsystemsecuritycryptography.asp

[http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.security.cryptography.aspx][http_msdn.microsoft.com_zh-cn_library_system.security.cryptography.aspx]

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![这里写图片描述][SouthEast]

[http_blog.csdn.net_jiangjunshow]: https://blog.csdn.net/jiangjunshow/article/details/77338485
[0_1314890047dFRi.gif]: /images/20220417/075bdf3c619f43eda111d3cd5ef1fb52.png
[0_1314890061pPyS.gif]: /images/20220417/8bf2185a8dfa4b5598c7559d594d77a6.png
[0_1314890080PNyd.gif]: /images/20220417/4d53d406e92041a4af36f9974ef33c31.png
[0_1314890096iz2q.gif]: /images/20220417/c86790c330c8447c9a9015184bf2bc61.png
[http_msdn.microsoft.com_zh-cn_library_system.security.cryptography.aspx]: http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.security.cryptography.aspx
[SouthEast]: /images/20220417/e6157d1f07bc45d4b63c383666fb4eb7.png