C#加解密之AES演演算法的實現

2022-08-23 18:01:29

從這一篇開始呢，寫一下常用的一些加解密方式。一般我們來說呢，對於加密，我們分為可逆和不可逆。可逆加密又可分為對稱加密（AES、DES等）和非對稱加密（RSA），還有就是一些編碼加密等（BASE64）；不可逆的呢，大部分又都稱為摘要演演算法（MD5、SHA）。

其實上面扯這些也是白扯，對於一般使用者來講，我從明文能變成看不懂的密文就是加密了，管他叫什麼，為什麼要寫這些，因為我發現很多人喜歡較真，拿MD5來說吧，專業點來講，他確實是摘要演演算法而不是加密演演算法，但很多人就是喜歡稱為MD5加密，反正我覺得沒啥大問題，因為的確可以理解成一種不可逆的加密，大家既然說順口了就按順口的來吧，反正都懂就行。

這一篇主要來寫一下對稱加密演演算法中的AES加密，什麼是對稱加密？簡單理解來說，我只有這一把鑰匙，它既可以開鎖也可以關鎖，其他鑰匙肯定不行。

AES是塊加密，稍微介紹一些AES的引數以及約束：

Key（金鑰）：AES的金鑰長度必須為128Bit、192Bit、256Bit（一般又都稱為AES128，AES192，AES256），我們一般使用的字母數位等，佔位都是1Byte，根據換算公式 1 Byte=8 Bit，所以我們的金鑰長度就只能是16、24、32；
IV（向量）：“加密”初始塊，一般為128Bit，即長度為16，與塊的長度一樣
Mode（加密模式）：可分為CBC（密碼塊鏈模式）、ECB（電子密碼本模式）、OFB（輸出反饋模式）、 CFB（密碼反饋模式）、CTS（密碼文字竊用模式）、CTR（計數器模式）
Padding（填充模式）：NoPadding（不填充）、PKCS7（每個位元組填充該位元組序列的長度）、Zeros（填充0）、ANSIX923（最後一個位元組填充位元組序列的長度，其餘位元組均填充數位零）、ISO10126（最後一個位元組填充位元組序列的長度，其餘位元組填充亂資料）、PKCS5（和PKCS7一樣）

理解了上面所描述的那些引數之後（其實不理解有沒關係，只是做一下基礎瞭解，我們大部分都只是做應用層，能用就行了）；接下來我們使用程式碼來實現，更直觀的感受下。

實現功能

使用AES加密方式加解密文字資料

開發環境

開發工具：Visual Studio 2013

.NET Framework版本：4.5

實現程式碼

public class AesUtil
    {
        /// <summary>
        /// AES加密
        /// </summary>
        /// <param name="aesModel"></param>
        /// <returns></returns>
        public static byte[] Encrypt(AesModel aesModel)
        {
            //使用32位元金鑰
            byte[] key32 = new byte[32];
            //如果我們的金鑰不是32為，則自動補全到32位元
            byte[] byteKey = Encoding.UTF8.GetBytes(aesModel.Key.PadRight(key32.Length));
            //複製金鑰
            Array.Copy(byteKey, key32, key32.Length);

            //使用16位元向量
            byte[] iv16 = new byte[16];
            //如果我們的向量不是16為，則自動補全到16位元
            byte[] byteIv = Encoding.UTF8.GetBytes(aesModel.IV.PadRight(iv16.Length));
            //複製向量
            Array.Copy(byteIv, iv16, iv16.Length);

            // 建立加密物件,Rijndael 演演算法
            //Rijndael RijndaelAes = Rijndael.Create();
            RijndaelManaged RijndaelAes = new RijndaelManaged();
            RijndaelAes.Mode = aesModel.Mode;
            RijndaelAes.Padding = aesModel.Padding;
            RijndaelAes.Key = key32;
            RijndaelAes.IV = iv16;
            byte[] result = null;
            try
            {
                using (MemoryStream ms = new MemoryStream())
                {
                    using (CryptoStream EncryptStream = new CryptoStream(ms, RijndaelAes.CreateEncryptor(), CryptoStreamMode.Write))
                    {
                        EncryptStream.Write(aesModel.Data, 0, aesModel.Data.Length);
                        EncryptStream.FlushFinalBlock();
                        result = ms.ToArray();
                    }
                }
            }
            catch { }
            return result;
        }

        /// <summary>
        /// AES解密
        /// </summary>
        /// <param name="aesModel"></param>
        /// <returns></returns>
        public static byte[] Decrypt(AesModel aesModel)
        {
            //使用32位元金鑰
            byte[] key32 = new byte[32];
            //如果我們的金鑰不是32為，則自動補全到32位元
            byte[] byteKey = Encoding.UTF8.GetBytes(aesModel.Key.PadRight(key32.Length));
            //複製金鑰
            Array.Copy(byteKey, key32, key32.Length);

            //使用16位元向量
            byte[] iv16 = new byte[16];
            //如果我們的向量不是16為，則自動補全到16位元
            byte[] byteIv = Encoding.UTF8.GetBytes(aesModel.IV.PadRight(iv16.Length));
            //複製向量
            Array.Copy(byteIv, iv16, iv16.Length);

            // 建立解密物件,Rijndael 演演算法
            //Rijndael RijndaelAes = Rijndael.Create();
            RijndaelManaged RijndaelAes = new RijndaelManaged();
            RijndaelAes.Mode = aesModel.Mode;
            RijndaelAes.Padding = aesModel.Padding;
            RijndaelAes.Key = key32;
            RijndaelAes.IV = iv16;
            byte[] result = null;
            try
            {
                using (MemoryStream ms = new MemoryStream(aesModel.Data))
                {
                    using (CryptoStream DecryptStream = new CryptoStream(ms, RijndaelAes.CreateDecryptor(), CryptoStreamMode.Read))
                    {
                        using (MemoryStream msResult = new MemoryStream())
                        {
                            byte[] temp = new byte[1024*1024];
                            int len = 0;
                            while ((len = DecryptStream.Read(temp, 0, temp.Length)) > 0)
                            {
                                msResult.Write(temp, 0, len);
                            }

                            result = msResult.ToArray();
                        }
                    }
                }
            }
            catch { }
            return result;
        }

        /// <summary>
        /// AES加密字串
        /// </summary>
        /// <param name="data"></param>
        /// <param name="key"></param>
        /// <param name="iv"></param>
        /// <returns></returns>
        public static string Encrypt(string data, string key, string iv="")
        {
            byte[] bytes = Encoding.UTF8.GetBytes(data);
            byte[] result = Encrypt(new AesModel
            {
                Data = bytes,
                Key = key,
                IV = iv,
                Mode = CipherMode.CBC,
                Padding = PaddingMode.PKCS7
            });
            if (result == null)
            {
                return "";
            }
            return Convert.ToBase64String(result);
        }

        /// <summary>
        /// AES解密字串
        /// </summary>
        /// <param name="data"></param>
        /// <param name="key"></param>
        /// <param name="iv"></param>
        /// <returns></returns>
        public static string Decrypt(string data, string key, string iv = "")
        {
            byte[] bytes = Convert.FromBase64String(data);
            byte[] result = Decrypt(new AesModel
            {
                Data = bytes,
                Key = key,
                IV = iv,
                Mode = CipherMode.CBC,
                Padding = PaddingMode.PKCS7
            });
            if (result == null)
            {
                return "";
            }
            return Encoding.UTF8.GetString(result);
        }


        public class AesModel
        {
            /// <summary>
            /// 需要加密/解密的資料
            /// </summary>
            public byte[] Data { get; set; }

            /// <summary>
            /// 金鑰
            /// </summary>
            public string Key { get; set; }

            /// <summary>
            /// 向量
            /// </summary>
            public string IV { get; set; }

            /// <summary>
            /// 加密模式
            /// </summary>
            public CipherMode Mode { get; set; }

            /// <summary>
            /// 填充模式
            /// </summary>
            public PaddingMode Padding { get; set; }
        }
    }

private void btn_Aes_Encrypt_Click(object sender, EventArgs e)
        {
          string result= AesUtil.Encrypt(textBox1.Text, "12345678900987654321");
          textBox2.Text = result;
        }

        private void btn_Aes_Decrypt_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            string result = AesUtil.Decrypt(textBox2.Text, "12345678900987654321");
            textBox1.Text = result;
        }

實現效果

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