12-C#.Net-加密解密-学习笔记

一、加密的分类

加密
├── 不可逆加密(单向散列)
│   └── MD5
└── 可逆加密
    ├── 对称加密(加密/解密用同一个密钥)
    │   └── DES / AES
    └── 非对称加密(加密/解密用不同密钥)
        └── RSA / ECC

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二、MD5 —— 不可逆加密(哈希散列)

核心特点

特点	说明
不可逆	只能加密，无法从密文还原原文
固定长度	任意长度的内容，结果都是 32 位(16进制字符串)
雪崩效应	原文改动一点点，结果变化非常大
相同输入相同输出	同一原文每次加密结果完全一样
与文件名无关	文件内容不变，改名字不影响 MD5 值

代码示例

// 字符串加密(默认32位)
string hash = MD5Encrypt.Encrypt("123456");

// 16位(取32位结果的第9~24位字符)
string hash16 = MD5Encrypt.Encrypt("123456", 16);

// 文件摘要
string fileHash = MD5Encrypt.AbstractFile(@"C:\test.txt");

核心实现原理

HashAlgorithm provider = CryptoConfig.CreateFromName("MD5") as HashAlgorithm;
byte[] bytes = Encoding.UTF8.GetBytes(source);
byte[] hashValue = provider.ComputeHash(bytes);
// 把每个字节转成两位16进制字符串拼接
sb.Append(hashValue[i].ToString("x2"));

MD5 的实际用途

1. 防篡改 / 文件校验

• SVN 等版本管理工具用 MD5 检测文件是否被修改
• 网盘"极速秒传"：扫描本地文件 MD5，与服务器已有文件比对，一致则无需重新上传

2. 密码存储

• 数据库不能存明文密码，存 MD5 密文
• 登录时把用户输入的密码 MD5 后与数据库比对
• 为防止简单密码被暴力破解，通常要加盐

加盐示例：MD5("123456" + "固定盐值zhaoxi")
或者：MD5(MD5("123456"))  // 二次加密

3. 数字签名 / 防抵赖

• 对文件内容做 MD5 摘要，由权威第三方保存，证明文件归属

MD5 "被破解"的真相

MD5 本身没有被数学破解，但可以通过彩虹表(暴力标本库)反查。

• 32位 MD5 有 2^128 种可能，不可能全部存储
• 加盐后，彩虹表基本失效

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三、DES —— 对称可逆加密

核心特点

• 加密和解密用同一个密钥
• 速度快，适合大量数据加密
• 密钥长度固定 8字节
• 缺点：密钥需要安全传递，一旦泄露全完

代码示例

// 加密
string encrypted = DesEncrypt.Encrypt("Hello World");

// 解密
string original = DesEncrypt.Decrypt(encrypted);

核心实现原理

// 密钥和初始向量都取配置文件中 DesKey 的前8位
private static byte[] _rgbKey = ASCIIEncoding.ASCII.GetBytes(Constant.DesKey.Substring(0, 8));
private static byte[] _rgbIV  = ASCIIEncoding.ASCII.GetBytes(Constant.DesKey.Substring(0, 8));

// 加密流程：明文 → CryptoStream(加密器) → MemoryStream → Base64字符串
DESCryptoServiceProvider dsp = new DESCryptoServiceProvider();
CryptoStream crypStream = new CryptoStream(memStream,
    dsp.CreateEncryptor(_rgbKey, _rgbIV), CryptoStreamMode.Write);

密文最终用 Base64 编码输出，方便存储和传输。

同类算法

算法	密钥长度	说明
DES	56位(8字节)	较老，安全性一般
3DES	168位	DES 的增强版
AES	128/192/256位	目前主流，推荐使用

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四、RSA —— 非对称可逆加密

核心概念

RSA 使用一对密钥：公钥(Public Key)和私钥(Private Key)。

密钥	特点	用途
公钥	可以公开给任何人	加密数据 / 验证签名
私钥	只有自己保存	解密数据 / 生成签名

关键原则：两个 key 无法互相推导出对方。

两种使用场景

场景一：保密通信(公钥加密，私钥解密)

发送方用接收方的公钥加密 → 只有持有私钥的接收方才能解密

KeyModel keys = RsaEncrypt.GetKeyPair();

// 用公钥加密
string encrypted = RsaEncrypt.Encrypt("Hello", keys.PublicKey);

// 用私钥解密
string original = RsaEncrypt.Decrypt(encrypted, keys.PrivateKey);

场景二：数字签名(私钥签名，公钥验证)

发送方用私钥对内容签名 → 任何人用公钥都能验证签名是否合法

// 生成签名(用私钥)
string signature = RsaEncrypt.SignData("消息原文", keys.PrivateKey);

// 验证签名(用公钥)
bool isValid = RsaEncrypt.VerifyData("消息原文", signature, keys.PublicKey);
// 原文被篡改 → false
// 签名被篡改 → false

核心实现原理

// 生成密钥对
RSACryptoServiceProvider RSA = new RSACryptoServiceProvider();
string publicKey  = RSA.ToXmlString(false); // false = 只含公钥
string privateKey = RSA.ToXmlString(true);  // true  = 含公钥+私钥

// 加密
rsa.FromXmlString(encryptKey);
byte[] resultBytes = rsa.Encrypt(DataToEncrypt, false);

// 签名(内部用 SHA1 做摘要，再用私钥加密摘要)
byte[] AOutput = oRSA3.SignData(messagebytes, "SHA1");

// 验签
bool bVerify = RSA.VerifyData(messagebytes, "SHA1", messageAutographbytes);

C# 内置 RSA 的限制

C# 内置的 RSACryptoServiceProvider 只支持：

• 公钥加密 + 私钥解密
• 私钥签名 + 公钥验签

如果需要"私钥加密 + 公钥解密"，需要引入第三方库 BouncyCastle。

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五、三种加密方式对比总结

对比项	MD5	DES(对称)	RSA(非对称)
是否可逆	否	是	是
密钥数量	无	1个(共享)	2个(公钥+私钥)
速度	快	快	慢
安全性	中(需加盐)	中(密钥传递风险)	高
典型用途	密码存储、文件校验	数据传输加密	安全通信、数字签名

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六、实际项目中的常见组合

HTTPS 的工作原理(RSA + AES 组合)：

1. 服务器把公钥发给客户端
2. 客户端生成一个随机的 AES 密钥，用公钥加密后发给服务器
3. 服务器用私钥解密，得到 AES 密钥
4. 后续通信全部用 AES 对称加密(速度快)

这样既解决了对称加密密钥传递不安全的问题，又保证了通信速度。

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七、配置文件读取(扩展知识)

项目中通过 appsettings.json 存储 DES 密钥，用 Microsoft.Extensions.Configuration 读取：

{
  "DesKey": "Richard123456"
}

IConfigurationBuilder builder = new ConfigurationBuilder()
    .AddJsonFile("appSettings.json");
IConfigurationRoot configuration = builder.Build();
string desKey = configuration.GetSection("DesKey").Value;

密钥不要硬编码在代码里，放配置文件或环境变量更安全。