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常见加密算法简析

發布時間：2023/12/16 编程问答 85 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了常见加密算法简析小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

1、對稱加密算法（AES、DES、3DES）

對稱加密算法是指加密和解密采用相同的密鑰，是可逆的（即可解密）。

AES加密算法是密碼學中的高級加密標準，采用的是對稱分組密碼體制，密鑰長度的最少支持為128。AES加密算法是美國聯邦政府采用的區塊加密標準，這個標準用來替代原先的DES，已經被多方分析且廣為全世界使用。

AES數學原理詳解：https://www.cnblogs.com/block2016/p/5596676.html

優點：加密速度快

缺點：密鑰的傳遞和保存是一個問題，參與加密和解密的雙方使用的密鑰是一樣的，這樣密鑰就很容易泄露。

2、非對稱加密算法（RSA、DSA、ECC）

非對稱加密算法是指加密和解密采用不同的密鑰（公鑰和私鑰），因此非對稱加密也叫公鑰加密，是可逆的（即可解密）。公鑰密碼體制根據其所依據的難題一般分為三類：大素數分解問題類、離散對數問題類、橢圓曲線類。

RSA加密算法是基于一個十分簡單的數論事實：將兩個大素數相乘十分容易，但是想要對其乘積進行因式分解極其困難，因此可以將乘積公開作為加密密鑰。雖然RSA的安全性一直未能得到理論上的證明，但它經歷了各種攻擊至今未被完全攻破。?

優點：加密和解密的密鑰不一致，公鑰是可以公開的，只需保證私鑰不被泄露即可，這樣就密鑰的傳遞變的簡單很多，從而降低了被破解的幾率。

缺點：加密速度慢

RSA加密算法既可以用來做數據加密，也可以用來數字簽名。

--數據加密過程：發送者用公鑰加密，接收者用私鑰解密（只有擁有私鑰的接收者才能解讀加密的內容）

--數字簽名過程：甲方用私鑰加密，乙方用公鑰解密（乙方解密成功說明就是甲方加的密，甲方就不可以抵賴）

詳細數學原理見?【來龍去脈系列】RSA算法原理

ECC加密算法是基于橢圓曲線上離散對數計算問題（ECDLP）的ECC算法。ECC算法的數學理論非常深奧和復雜，在工程應用中比較難于實現，但它的單位安全強度相對較高。

用國際上公認的對于ECC算法最有效的攻擊方法--Pollard rho方法去破譯和攻擊ECC算法，它的破譯或求解難度基本上是指數級的。正是由于RSA算法和ECC算法這一明顯不同，使得ECC算法的單位安全強度高于RSA算法，也就是說，要達到同樣的安全強度，ECC算法所需的密鑰長度遠比RSA算法低。有研究表示160位的橢圓密鑰與1024位的RSA密鑰安全性相同。在私鑰的加密解密速度上，ECC算法比RSA、DSA速度更快。存儲空間占用更小。

擴展閱讀：

ECDH and ECDSA? ?

How to encrypt data using Elliptic Curve Algorithm in C#

ECC Examples for C#

3、線性散列算法算法（MD5、SHA1、HMAC）

MD5全稱是Message-Digest Algorithm 5（信息摘要算法5），單向的算法不可逆（被MD5加密的數據不能被解密）。MD5加密后的數據長度要比加密數據小的多，且長度固定，且加密后的串是唯一的。

適用場景：常用在不可還原的密碼存儲、信息完整性校驗等。

信息完整性校驗：典型的應用是對一段信息產生信息摘要，以防止被篡改。如果再有一個第三方的認證機構，用MD5還可以防止文件作者的“抵賴”，這就是所謂的數字簽名應用。

SHA-1 與 MD5 的比較

SHA-1摘要比MD5摘要長32 位，所以SHA-1對強行攻擊有更大的強度，比MD5更安全。使用強行技術，產生任何一個報文使其摘要等于給定報摘要的難度對MD5是2^128數量級的操作，而對SHA-1則是2^160數量級的操作。

在相同的硬件上，SHA-1 的運行速度比 MD5 慢。

4、混合加密

由于以上加密算法都有各自的缺點（RSA加密速度慢、AES密鑰存儲問題、MD5加密不可逆），因此實際應用時常將幾種加密算法混合使用。

例如：RSA+AES：

采用RSA加密AES的密鑰，采用AES對數據進行加密，這樣集成了兩種加密算法的優點，既保證了數據加密的速度，又實現了安全方便的密鑰管理。

那么，采用多少位的密鑰合適呢？一般來講密鑰長度越長，安全性越高，但是加密速度越慢。所以密鑰長度也要合理的選擇，一般RSA建議采用1024位的數字，AES建議采用128位即可。

5、Base64

嚴格意義講，Base64并不能算是一種加密算法，而是一種編碼格式，是網絡上最常見的用于傳輸8bid字節代碼的編碼方式之一。

Base64編碼可用于在HTTP環境下傳遞較長的標識信息，Base編碼不僅不僅比較簡單，同時也據有不可讀性（編碼的數據不會被肉眼直接看到）。

C#實現：

using System; using System.Text; using System.Security.Cryptography; using System.IO;

namespace EnDeCode1
{
/// <summary>
/// 加密解密工具類
/// 作者博客：https://www.cnblogs.com/tuyile006/
/// </summary>
public class EncodeHelper
{
#region MD5
/// <summary>
/// MD5哈希加密
/// </summary>
/// <param name=“scr”>原始string數據</param>
/// <returns>加密后的數據</returns>
public static string MD5(string scr)
{
MD5 md5 = new MD5CryptoServiceProvider();
byte[] palindata = Encoding.Default.GetBytes(scr);//將要加密的字符串轉換為字節數組
byte[] encryptdata = md5.ComputeHash(palindata);//將字符串加密后也轉換為字符數組
return Convert.ToBase64String(encryptdata);//將加密后的字節數組轉換為加密字符串
}
#endregion

#region SHA1/// <summary>/// SHA1哈希加密/// </summary>/// <param name="scr">原始string數據</param>/// <returns>加密后的數據</returns>public static string SHA1(string scr){SHA1 sha1 = new SHA1CryptoServiceProvider();byte[] palindata = Encoding.Default.GetBytes(scr);//將要加密的字符串轉換為字節數組byte[] encryptdata = sha1.ComputeHash(palindata);//將字符串加密后也轉換為字符數組return Convert.ToBase64String(encryptdata);//將加密后的字節數組轉換為加密字符串

}
#endregion

#region RSA/// <summary>/// RSA加密/// </summary>/// <param name="scr">原始string數據</param>/// <returns></returns>public static string RSA(string scr){CspParameters csp = new CspParameters(); //密鑰容器知識參見https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/standard/security/how-to-store-asymmetric-keys-in-a-key-container//在Web中配置參見https://docs.microsoft.com/zh-cn/previous-versions/aspnet/yxw286t2%28v%3dvs.100%29csp.KeyContainerName = "tuyile006.cnblogs.com";//密匙容器的名稱，保持加密解密一致才能解密成功using (RSACryptoServiceProvider rsa = new RSACryptoServiceProvider(csp)){byte[] plaindata = Encoding.Default.GetBytes(scr);//將要加密的字符串轉換為字節數組byte[] encryptdata = rsa.Encrypt(plaindata, false);//將加密后的字節數據轉換為新的加密字節數組return Convert.ToBase64String(encryptdata);//將加密后的字節數組轉換為字符串

}
}
/// <summary>
/// RSA解密
/// </summary>
/// <param name=“scr”>密文</param>
/// <returns></returns>
public static string RSADecrypt(string scr)
{
try
{
CspParameters csp = new CspParameters();
csp.KeyContainerName = “tuyile006.cnblogs.com”;//密匙容器的名稱，保持加密解密一致才能解密成功
using (RSACryptoServiceProvider rsa = new RSACryptoServiceProvider(csp))
{
byte[] bytes = Convert.FromBase64String(scr); //加密時用了Base64，則解密時對應的也要用Base64解碼
byte[] DecryptBytes = rsa.Decrypt(bytes, false);
return Encoding.Default.GetString(DecryptBytes);
}
}
catch (Exception)
{
return string.Empty;
}
}

/// <summary>/// 返回RSA公匙/// </summary>/// <returns></returns>public static string GetRSAPublicKey(){CspParameters csp = new CspParameters();csp.KeyContainerName = "tuyile006.cnblogs.com";//密匙容器的名稱，保持加密解密一致才能解密成功using (RSACryptoServiceProvider rsa = new RSACryptoServiceProvider(csp)){return rsa.ToXmlString(false);}}#endregion#region DESconst string DesIV_64 = "xiaoy><@";//定義默認加密密鑰 8個字節 /// <summary>/// 按指定鍵值進行DES加密/// </summary>/// <param name="strContent">要加密字符</param>/// <param name="strKey">自定義鍵值 ASCII編碼必須大于或等于8個字符</param>/// <returns></returns>public static string DES(string strContent, string strKey){if (string.IsNullOrEmpty(strContent)) return string.Empty;if (strKey.Length > 8) strKey = strKey.Substring(0, 8);DESCryptoServiceProvider cryptoProvider = new DESCryptoServiceProvider();byte[] byKey = Encoding.ASCII.GetBytes(strKey);byte[] byIV = Encoding.ASCII.GetBytes(DesIV_64);using (MemoryStream ms = new MemoryStream()){using (CryptoStream cst = new CryptoStream(ms, cryptoProvider.CreateEncryptor(byKey, byIV), CryptoStreamMode.Write)){using (StreamWriter sw = new StreamWriter(cst)){sw.Write(strContent);sw.Flush();cst.FlushFinalBlock();sw.Flush();return Convert.ToBase64String(ms.GetBuffer(), 0, (int)ms.Length);}}}}/// <summary>/// 按指定鍵值進行DES解密/// </summary>/// <param name="strContent">要解密字符</param>/// <param name="strKey">加密時使用的鍵值 ASCII編碼必須大于或等于8個字符</param>/// <returns></returns>public static string DESDecrypt(string strContent, string strKey){if (string.IsNullOrEmpty(strContent)) return string.Empty;if (strKey.Length > 8) strKey = strKey.Substring(0, 8); byte[] byKey = Encoding.ASCII.GetBytes(strKey);byte[] byIV = Encoding.ASCII.GetBytes(DesIV_64);byte[] byEnc;try{byEnc = Convert.FromBase64String(strContent);using (DESCryptoServiceProvider cryptoProvider = new DESCryptoServiceProvider()){using (MemoryStream ms = new MemoryStream(byEnc)){using (CryptoStream cst = new CryptoStream(ms, cryptoProvider.CreateDecryptor(byKey, byIV), CryptoStreamMode.Read)){StreamReader sr = new StreamReader(cst);return sr.ReadToEnd();}}}}catch{return string.Empty;}}#endregion#region AESconst string AesIV_128 = "xiaoy設計.";//定義默認加密密鑰 16個字節 Unicode編碼為8個英文或漢字/// <summary>/// 按指定鍵值進行AES加密/// </summary>/// <param name="plainText">要解密字符</param>/// <param name="strKey">加密時使用的鍵值 Unicode編碼必須大于或等于8個英文或漢字</param>/// <returns></returns>public static string AES(string strContent, string strKey){if (string.IsNullOrEmpty(strContent)) return string.Empty;if (strKey.Length > 8) strKey = strKey.Substring(0, 8);using (AesCryptoServiceProvider aesAlg = new AesCryptoServiceProvider()){aesAlg.Key = Encoding.Unicode.GetBytes(strKey);aesAlg.IV = Encoding.Unicode.GetBytes(AesIV_128);ICryptoTransform encryptor = aesAlg.CreateEncryptor(aesAlg.Key, aesAlg.IV);using (MemoryStream msEncrypt = new MemoryStream()){using (CryptoStream csEncrypt = new CryptoStream(msEncrypt, encryptor, CryptoStreamMode.Write)){using (StreamWriter swEncrypt = new StreamWriter(csEncrypt)){swEncrypt.Write(strContent);}return Convert.ToBase64String(msEncrypt.ToArray()); //返回Base64密文方便傳輸

}
}
}
}
/// <summary>
/// 按指定鍵值進行AES解密
/// </summary>
/// <param name=“strContent”>要解密字符</param>
/// <param name=“strKey”>加密時使用的鍵值 Unicode編碼必須大于或等于8個英文或漢字</param>
/// <returns></returns>
public static string AESDecrypt(string strContent, string strKey)
{
if (string.IsNullOrEmpty(strContent)) return string.Empty;
if (strKey.Length > 8) strKey = strKey.Substring(0, 8);
//與加密時Base64對應
byte[] byEnc;
try
{
byEnc = Convert.FromBase64String(strContent);
//解密
using (AesCryptoServiceProvider aesAlg = new AesCryptoServiceProvider())
{
aesAlg.Key = Encoding.Unicode.GetBytes(strKey);
aesAlg.IV = Encoding.Unicode.GetBytes(AesIV_128);

// Create a decryptor to perform the stream transform.ICryptoTransform decryptor = aesAlg.CreateDecryptor(aesAlg.Key, aesAlg.IV);// Create the streams used for decryption.using (MemoryStream msDecrypt = new MemoryStream(byEnc)){using (CryptoStream csDecrypt = new CryptoStream(msDecrypt, decryptor, CryptoStreamMode.Read)){using (StreamReader srDecrypt = new StreamReader(csDecrypt)){return srDecrypt.ReadToEnd();}}}}}catch{return string.Empty;}}#endregion#region ECC/// <summary>/// 利用ecc生成key/// 假設從A-->B進行信息發送/// </summary>/// <param name="AKeyName">A的公鑰名稱自身</param>/// <param name="BKey">B的公鑰</param>/// <returns> 生成A端用于交互信息的密鑰，可以用于AES加密的密鑰</returns>public static string ECC_EncodeKey(string AKeyName,string BKey){byte[] BKeybyte = Convert.FromBase64String(BKey);using (ECDiffieHellmanCng AClient = new ECDiffieHellmanCng(CngKey.Open(AKeyName)))//using (ECDiffieHellmanCng AClient = new ECDiffieHellmanCng())

{
AClient.KeyDerivationFunction = ECDiffieHellmanKeyDerivationFunction.Hash;
AClient.HashAlgorithm = CngAlgorithm.Sha256;

byte[] MsgKey = AClient.DeriveKeyMaterial(CngKey.Import(BKeybyte, CngKeyBlobFormat.EccPublicBlob));return Convert.ToBase64String(MsgKey);}}/// <summary>/// 獲取自身的公鑰/// </summary>/// <returns>Base64編碼的字符串，接收端需要Base64解碼再使用</returns>public static string ECC_GetMyPublicKey(string keyName){if (!CngKey.Exists(keyName)){using (ECDiffieHellmanCng MyECC = new ECDiffieHellmanCng(CngKey.Create(CngAlgorithm.ECDiffieHellmanP256, keyName))){MyECC.KeyDerivationFunction = ECDiffieHellmanKeyDerivationFunction.Hash;MyECC.HashAlgorithm = CngAlgorithm.Sha256;byte[] Keybyte = MyECC.PublicKey.ToByteArray();return Convert.ToBase64String(Keybyte);}}else{using (ECDiffieHellmanCng MyECC = new ECDiffieHellmanCng(CngKey.Open(keyName))){byte[] Keybyte = MyECC.PublicKey.ToByteArray();return Convert.ToBase64String(Keybyte);}}}#endregion }

}

這些算法已經在.net框架里面封裝好了，只需要引用System.Security.Cryptography庫，使用起來還是非常方便的。

使用示例：（下載Demo）

算法調用很簡單：

txtEncode.Text = EncodeHelper.MD5(txtMsg.Text); txtEncode.Text = EncodeHelper.RSA(txtMsg.Text); txtMsg.Text = "解密后的文本：" + EncodeHelper.RSADecrypt(txtEncode.Text); txtEncode.Text = EncodeHelper.AES(txtMsg.Text, "密鑰可以是漢字哦"); txtMsg.Text = "解密后的文本：" + EncodeHelper.AESDecrypt(txtEncode.Text, "密鑰可以是漢字哦");

稍微復雜一點的是ECC+AES混合加密，用ECC加密AES的密鑰，而用AES加密要傳送的信息，接收端用ECC公鑰解密得到AES密鑰，然后解密信息。

該過程可以參考MSDN上的例子https://docs.microsoft.com/ru-ru/dotnet/api/system.security.cryptography.ecdiffiehellmancng

string bkey, akey,akeyname="akey",bkeyname="bkey";private void btn_Ecc_Click(object sender, EventArgs e){akey = EncodeHelper.ECC_GetMyPublicKey(akeyname); //A先獲取自身的publickeybkey = EncodeHelper.ECC_GetMyPublicKey(bkeyname); //B先獲取自身的publickeystring AClientAESKey = EncodeHelper.ECC_EncodeKey(akeyname, bkey); //用bkey生成用于AES算法的keytxtEncode.Text = EncodeHelper.AES(txtMsg.Text, AClientAESKey);}private void btn_eccrec_Click(object sender, EventArgs e){string BClientAESKey = EncodeHelper.ECC_EncodeKey(bkeyname, akey); //用akey生成用于AES算法的keytxtMsg.Text ="解密后的文本："+ EncodeHelper.AESDecrypt(txtEncode.Text, BClientAESKey);}

總結

以上是生活随笔為你收集整理的常见加密算法简析的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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