簡介

加解密現狀，編寫此系列文章的背景：

• 需要考慮系統環境兼容性問題（Linux、Windows）

• 語言互通問題（如C#、Java等）（加解密本質上沒有語言之分，所以原則上不存在互通性問題）

• 網上資料版本不一、或不全面

• .NET官方庫密碼算法提供不全面，很難針對其他語言（Java）進行適配

本系列文章主要介紹如何在 .NET Core 中使用非對稱加密算法、編碼算法、消息摘要算法、簽名算法、對稱加密算法、國密算法等一系列算法，如有錯誤之處，還請大家批評指正。

本系列文章旨在引導大家能快速、輕松的了解接入加解密，乃至自主組合搭配使用BouncyCastle密碼術包中提供的算法。

本文中代碼示例僅列舉了比較常見的使用方式（BouncyCastle中提供的算法遠不止這些），另外算法DSA和ECDSA我們未在項目中使用過，代碼組合性非常多，因此文中部分代碼僅供參考。

本系列代碼項目地址：https://github.com/fuluteam/ICH.BouncyCastle.git

上一篇文章《.NET Core加解密實戰系列之——RSA非對稱加密算法》：https://www.cnblogs.com/fulu/p/13100471.html

功能依賴

BouncyCastle（https://www.bouncycastle.org/csharp） 是一個開放源碼的輕量級密碼術包；它支持大量的密碼術算法，它提供了很多 .NET Core標準庫沒有的算法。

支持 .NET 4，.NET Standard 1.0-2.0，WP，Silverlight，MonoAndroid，Xamarin.iOS，.NET Core

功能	依賴
Portable.BouncyCastle	Portable.BouncyCastle ? 1.8.5

消息摘要算法

消息摘要算法分為三類：

• MD 2/4/5(Message Digest Algorithm 2/4/5)：消息摘要算法 MD2、MD4、MD5

• SHA(Secure Hash Algorithm)：安全散列算法

• MAC(Message Authentication Code)：消息認證碼

MD算法

MD消息摘要算法，一種被廣泛使用的密碼散列函數，可以產生出一個128位（16字節）的散列值（hash value），用于確保信息傳輸完整一致。

家族發展史

• MD2算法：

  1989年，著名的非對稱算法RSA發明人之一麻省理工學院教授羅納德·李維斯特開發了MD2算法。這個算法首先對信息進行數據補位，使信息的字節長度是16的倍數。再以一個16位的檢驗和做為補充信息追加到原信息的末尾。最后根據這個新產生的信息計算出一個128位的散列值，MD2算法由此誕生。

• MD4算法：

  1990年，羅納德·李維斯特教授開發出較之MD2算法有著更高安全性的MD4算法。MD4算法對后續消息摘要算法起到了推動作用，許多比較有名的消息摘要算法都是在MD4算法的基礎上發展而來的，如MD5、SHA-1、RIPE-MD和HAVAL算法等。

• MD5算法：

  1991年，繼MD4算法后，羅納德·李維斯特教授開發了MD5算法，用以取代MD4算法。這套算法的程序在 RFC 1321 標準中被加以規范。MD5算法經MD2、MD3和MD4算法發展而來，算法復雜程度和安全強度大大提高，MD算法的最終結果都是產生一個128位的信息摘要。這也是MD系列算法的特點。

  1996年，該算法被證實存在弱點，可以被加以破解，對于需要高度安全性的數據，專家一般建議改用其他算法，如SHA-2。

  2004年，證實MD5算法無法防止碰撞（collision），因此不適用于安全性認證，如SSL公開密鑰認證或是數字簽名等用途。

應用場景

消息摘要算法是不可逆的，所以信息摘要場景主要被用來驗證信息的完整性，防止信息被篡改，主要場景如下：

• 驗簽：對要發送的數據做MD5（一般加slat）MD5值和數據一同發送，接收方接受數據做同樣的MD5計算，比較MD5值是否一致

• 密碼保護：比如用戶密碼存儲上，一般都是存儲MD5值，更高一級的涉及是針對每個用戶生成一個隨機的slat，然后進MD5（passport + slat）計算，將這個值存儲到DB中

代碼實現

MD5

public static class MD5{/// <summary>/// 哈希計算（使用BouncyCastle）/// </summary>/// <param name="s"></param>/// <returns></returns>public static byte[] Compute(string s){if (string.IsNullOrEmpty(s)){throw new ArgumentNullException(nameof(s));}var digest = new MD5Digest();var resBuf = new byte[digest.GetDigestSize()];var input = Encoding.UTF8.GetBytes(s);digest.BlockUpdate(input, 0, input.Length);digest.DoFinal(resBuf, 0);return resBuf;}/// <summary>/// 哈希計算（不使用BouncyCastle）/// </summary>/// <param name="s"></param>/// <returns></returns>public static byte[] Compute2(string s){if (string.IsNullOrEmpty(s)){throw new ArgumentNullException(nameof(s));}using (var md5 = System.Security.Cryptography.MD5.Create()){return md5.ComputeHash(Encoding.UTF8.GetBytes(s));}}}

示例代碼

private static void MD5Sample(){var s = "hello md5";Console.WriteLine(s);var resBytes1 = MD5.Compute("hello md5");var resBytes2 = MD5.Compute2("hello md5");var a1 = BitConverter.ToString(resBytes1).Replace("-", "");Console.WriteLine($"通過BitConverter.ToString轉換得到結果：{a1}");var a2 = Hex.ToHexString(resBytes1).ToUpper();Console.WriteLine($"通過Hex.ToHexString轉換得到結果：{a2}");var a3 = Hex.ToHexString(resBytes2).ToUpper();Console.WriteLine($"不使用BouncyCastle得到結果：{a3}");Console.WriteLine();}

SHA算法

安全散列算法（英文：Secure Hash Algorithm，縮寫為SHA）是一個密碼散列函數家族，是FIPS所認證的安全散列算法。

SHA家族的五個算法，分別是SHA-1、SHA-224、SHA-256、SHA-384，和SHA-512，由美國國家安全局（NSA）所設計，并由美國國家標準與技術研究院（NIST）發布；是美國的政府標準。后四者有時并稱為SHA-2。SHA-1在許多安全協定中廣為使用，包括TLS和SSL、PGP、SSH、S/MIME和IPsec，曾被視為是MD5（更早之前被廣為使用的雜湊函數）的后繼者。但SHA-1的安全性如今被密碼學家嚴重質疑；雖然至今尚未出現對SHA-2有效的攻擊，它的算法跟SHA-1基本上仍然相似；因此有些人開始發展其他替代的雜湊算法。

2017年2月23日，Google公司公告宣稱他們與CWI Amsterdam合作共同創建了兩個有著相同的SHA-1值但內容不同的PDF文件，這代表SHA-1算法已被正式攻破。

應用場景

目前SHA1的應用較為廣泛，主要應用于CA和數字證書中，另外在目前互聯網中流行的BT軟件中，也是使用SHA1來進行文件校驗的。

代碼實現

SHA1

public class SHA1{/// <summary>/// 哈希計算（使用BouncyCastle）/// </summary>public static byte[] Compute(string s){if (string.IsNullOrEmpty(s)){throw new ArgumentNullException(nameof(s));}var digest = new Sha1Digest();var resBuf = new byte[digest.GetDigestSize()];var input = Encoding.UTF8.GetBytes(s);digest.BlockUpdate(input, 0, input.Length);digest.DoFinal(resBuf, 0);return resBuf;}/// <summary>/// 哈希計算（不使用BouncyCastle）/// </summary>public static byte[] Compute2(string s){if (string.IsNullOrEmpty(s)){throw new ArgumentNullException(nameof(s));}using (var sha1 = System.Security.Cryptography.SHA1.Create()){return sha1.ComputeHash(Encoding.UTF8.GetBytes(s));}}}

SHA256

public class SHA256{/// <summary>/// 哈希計算（使用BouncyCastle）/// </summary>public static byte[] Compute1(string s){if (string.IsNullOrEmpty(s)){throw new ArgumentNullException(nameof(s));}var digest = new Sha256Digest();var resBuf = new byte[digest.GetDigestSize()];var input = Encoding.UTF8.GetBytes(s);digest.BlockUpdate(input, 0, input.Length);digest.DoFinal(resBuf, 0);return resBuf;}/// <summary>/// 哈希計算（不使用BouncyCastle）/// </summary>public static byte[] Compute2(string s){if (string.IsNullOrEmpty(s)){throw new ArgumentNullException(nameof(s));}using (var sha256 = System.Security.Cryptography.SHA256.Create()){return sha256.ComputeHash(Encoding.UTF8.GetBytes(s));}}}

示例代碼

private static void SHA256Sample(){var s = "hello sha-256";Console.WriteLine(s);Console.WriteLine($"使用BouncyCastle計算結果（轉Base64字符串）：{Base64.ToBase64String(SHA256.Compute1(s))}");Console.WriteLine($"不使用BouncyCastle計算結果（轉Base64字符串）：{Base64.ToBase64String(SHA256.Compute2(s))}");}

MAC算法

消息認證碼算法（英文：Message Authentication Codes，縮寫為MAC） 含有密鑰的散列函數算法，兼容了MD和SHA算法的特性，并在此基礎上加上了密鑰。因此MAC算法也經常被稱作HMAC算法。消息的散列值由只有通信雙方知道的密鑰來控制。此時Hash值稱作MAC。

HMAC是密鑰相關的散列運算消息認證碼（Hash-based Message Authentication Code）的縮寫，由H.Krawezyk，M.Bellare，R.Canetti于1996年提出的一種基于Hash函數和密鑰進行消息認證的方法，并于1997年作為RFC2104被公布，并在IPSec和其他網絡協議（如SSL）中得以廣泛應用，現在已經成為事實上的Internet安全標準。它可以與任何迭代散列函數捆綁使用。

HMAC算法的典型應用

HMAC算法的一個典型應用是用在“挑戰/響應”（Challenge/Response）身份認證中，認證流程如下：

(1) 先由客戶端向服務器發出一個驗證請求。(2) 服務器接到此請求后生成一個隨機數并通過網絡傳輸給客戶端（此為挑戰）。(3) 客戶端將收到的隨機數與自己的密鑰進行HMAC-SHA1運算并得到一個結果作為認證證據傳給服務器（此為響應）。(4) 與此同時，服務器也使用該隨機數與存儲在服務器數據庫中的該客戶密鑰進行HMAC-SHA1運算，如果服務器的運算結果與客戶端傳回的響應結果相同，則認為客戶端是一個合法用戶 。

HMAC算法的安全性

HMAC算法引入了密鑰，其安全性已經不完全依賴于所使用的HASH算法，安全性主要有以下幾點保證：

(1) 使用的密鑰是雙方事先約定的，第三方不可能知道。由上面介紹應用流程可以看出，作為非法截獲信息的第三方，能夠得到的信息只有作為“挑戰”的隨機數和作為“響應”的HMAC結果，無法根據這兩個數據推算出密鑰。由于不知道密鑰，所以無法仿造出一致的響應。（2）在HMAC算法的應用中，第三方不可能事先知道輸出（如果知道，不用構造輸入，直接將輸出送給服務器即可）。（3） HMAC算法與一般的加密重要的區別在于它具有“瞬時”性，即認證只在當時有效，而加密算法被破解后，以前的加密結果就可能被解密。

HMAC組合散列函數

與HMAC組合使用的算法有HMac-MD5、HMac-SHA1、HMac-SHA256等等：

public class Algorithms{public const string HMacSHA1="HMAC-SHA1";public const string HMacMD5="HMAC-MD5";public const string HMacMD4="HMAC-MD4";public const string HMacMD2="HMAC-MD2";public const string HMacSHA224="HMAC-SHA224";public const string HMacSHA256="HMAC-SHA256";public const string HMacSHA384="HMAC-SHA384";public const string HMacSHA512_224 = "HMAC-SHA512/224";public const string HMacSHA512_256="HMAC-SHA512/256";public const string HMacRIPEMD128="HMAC-RIPEMD128";public const string HMacRIPEMD160="HMAC-RIPEMD160";public const string HMacTIGER="HMAC-TIGER";public const string HMacKECCAK224="HMAC-KECCAK224";public const string HMacKECCAK256="HMAC-KECCAK256";public const string HMacKECCAK288="HMAC-KECCAK288";public const string HMacKECCAK384="HMAC-KECCAK384";public const string HMacSHA3512="HMAC-SHA3-512";public const string HMacGOST3411_2012256="HMAC-GOST3411-2012-256";public const string HMacGOST3411_2012_512="HMAC-GOST3411-2012-512";......}

代碼實現

public class HMAC{/// <summary>/// 生成密鑰KEY/// </summary>/// <param name="algorithm">密文算法，參考Algorithms.cs中提供的HMac algorithm</param>/// <returns>密鑰KEY</returns>public static byte[] GeneratorKey(string algorithm){var kGen = GeneratorUtilities.GetKeyGenerator(algorithm);return kGen.GenerateKey();}/// <summary>/// 哈希計算/// </summary>/// <param name="data">輸入字符串</param>/// <param name="key">密鑰KEY</param>/// <param name="algorithm">密文算法，參考Algorithms.cs中提供的HMac algorithm</param>/// <returns>哈希值</returns>public static byte[] Compute(string data, byte[] key, string algorithm){if (string.IsNullOrEmpty(data)){throw new ArgumentNullException(nameof(data));}var keyParameter = new Org.BouncyCastle.Crypto.Parameters.KeyParameter(key);var input = Encoding.UTF8.GetBytes(data);var mac = MacUtilities.GetMac(algorithm);mac.Init(keyParameter);mac.BlockUpdate(input, 0, input.Length);return MacUtilities.DoFinal(mac);}/// <summary>/// 哈希計算/// </summary>/// <param name="data">輸入字符串</param>/// <param name="key">密鑰KEY</param>/// <param name="digest"></param>/// <returns>哈希值</returns>public static byte[] Compute(string data, byte[] key, IDigest digest){if (string.IsNullOrEmpty(data)){throw new ArgumentNullException(nameof(data));}var keyParameter = new Org.BouncyCastle.Crypto.Parameters.KeyParameter(key);var input = Encoding.UTF8.GetBytes(data);IMac mac = new Org.BouncyCastle.Crypto.Macs.HMac(digest);mac.Init(keyParameter);mac.BlockUpdate(input, 0, input.Length);return MacUtilities.DoFinal(mac);}}

HMAC-MD5

public class HMACMD5{/// <summary>/// 生成密鑰KEY/// </summary>public static byte[] GeneratorKey(){return HMAC.GeneratorKey(Algorithms.HMacMD5);}/// <summary>/// 哈希計算（使用BouncyCastle）/// </summary>public static byte[] Compute(string data, byte[] key){return HMAC.Compute(data, key, Algorithms.HMacMD5);//or//return HMAC.Compute(data, key, new MD5Digest());}/// <summary>/// 哈希計算（不使用BouncyCastle）/// </summary>public static byte[] Compute2(string data, string key){if (string.IsNullOrEmpty(data)){throw new ArgumentNullException(nameof(data));}if (string.IsNullOrEmpty(key)){throw new ArgumentNullException(nameof(key));}using (var hmacMd5 = new System.Security.Cryptography.HMACMD5(Encoding.UTF8.GetBytes(key))){return hmacMd5.ComputeHash(Encoding.UTF8.GetBytes(data));}}}

HMAC-SHA1

public class HMACSHA1{/// <summary>/// 生成密鑰KEY/// </summary>/// <returns></returns>public static byte[] GeneratorKey(){return HMAC.GeneratorKey(Algorithms.HMacSHA1);}/// <summary>/// 哈希計算（使用BouncyCastle）/// </summary>public static byte[] Compute(string data, byte[] key){return HMAC.Compute(data, key, Algorithms.HMacSHA1);//or//return HMAC.Compute(data, key, new Sha1Digest());}/// <summary>/// 哈希計算（不使用BouncyCastle）/// </summary>public static byte[] Compute2(string data, byte[] key){if (string.IsNullOrEmpty(data)){throw new ArgumentNullException(nameof(data));}using (var hmacSha1 = new System.Security.Cryptography.HMACSHA1(key)){return hmacSha1.ComputeHash(Encoding.UTF8.GetBytes(data));}}}

HMAC-SHA256

public class HMACSHA256{/// <summary>/// 生成簽名/// </summary>public static byte[] GeneratorKey(){return HMAC.GeneratorKey(Algorithms.HMacSHA256);}/// <summary>/// 哈希計算（使用BouncyCastle）/// </summary>public static byte[] Compute(string data, byte[] key){return HMAC.Compute(data, key, Algorithms.HMacSHA256);//or//return HMAC.Compute(data, key, new Sha256Digest());}/// <summary>/// 哈希計算（不使用BouncyCastle）/// </summary>public static byte[] Compute2(string data, byte[] key){if (string.IsNullOrEmpty(data)){throw new ArgumentNullException(nameof(data));}using (var hmacSha256 = new System.Security.Cryptography.HMACSHA256(key)){return hmacSha256.ComputeHash(Encoding.UTF8.GetBytes(data));}}}

示例代碼

private static void HMacSha256Sample(){var s = "hello hmac sha256";Console.WriteLine(s);var k = HMACSHA256.GeneratorKey();Console.WriteLine($"密鑰（十六進制字符串）：{Hex.ToHexString(k)}");Console.WriteLine($"密鑰（Base64字符串）：{Base64.ToBase64String(k)}");var b1 = HMACSHA256.Compute(s, k);Console.WriteLine($"使用BouncyCastle計算結果（轉Base64字符串）：{Base64.ToBase64String(b1)}");Console.WriteLine($"使用BouncyCastle計算結果（轉十六進制字符串）：{Hex.ToHexString(b1)}");var b2 = HMACSHA256.Compute2(s, k);Console.WriteLine($"不使用BouncyCastle計算結果（轉Base64字符串）：{Base64.ToBase64String(b2)}");Console.WriteLine($"不使用BouncyCastle計算結果（轉十六進制字符串）：{Hex.ToHexString(b2)}");}

數字簽名算法

數字簽名是一個帶有密鑰的消息摘要算法，這個密鑰包括了公鑰和私鑰，用于驗證數據完整性、認證數據來源和抗否認，遵循OSI參考模型、私鑰簽名和公鑰驗證。也是非對稱加密算法和消息摘要算法的結合體

FIPS 186-4規定了三種可用于數據保護的數字簽名生成和驗證技術：數字簽名算法（DSA），橢圓曲線數字簽名算法（ECDSA）和Rivest-Shamir Adelman算法（ RSA）。

Rivest-Shamir Adelman算法（ RSA）

RSA算法是1977年由羅納德·里維斯特（Ron Rivest）、阿迪·薩莫爾（Adi Shamir）和倫納德·阿德曼（Leonard Adleman）一起提出的。當時他們三人都在麻省理工學院工作。RSA就是他們三人姓氏開頭字母拼在一起組成的。

RSA是目前計算機密碼學中最經典算法，也是目前為止使用最廣泛的數字簽名算法，從提出到現在已近三十年，經歷了各種攻擊的考驗，逐漸為人們接受，普遍認為是目前最優秀的公鑰方案之一。

代碼實現

SHA1WithRSA

public class SHA1WithRSA{/// <summary>/// 生成簽名/// </summary>public static string GenerateSignature(string data, RSAParameters privateKey){if (string.IsNullOrEmpty(data)){throw new ArgumentNullException(nameof(data));}using (var rsa = System.Security.Cryptography.RSA.Create()){rsa.ImportParameters(privateKey);return Base64.ToBase64String(rsa.SignData(Encoding.UTF8.GetBytes(data), HashAlgorithmName.SHA1, RSASignaturePadding.Pkcs1));}}/// <summary>/// 驗證簽名/// </summary>public static bool VerifySignature(string data, string sign, RSAParameters publicKey){if (string.IsNullOrEmpty(data)){throw new ArgumentNullException(nameof(data));}if (string.IsNullOrEmpty(sign)){throw new ArgumentNullException(nameof(sign));}using (var rsa = System.Security.Cryptography.RSA.Create()){rsa.ImportParameters(publicKey);return rsa.VerifyData(Encoding.UTF8.GetBytes(data), Base64.Decode(sign), HashAlgorithmName.SHA1, RSASignaturePadding.Pkcs1);}}/// <summary>/// 生成簽名/// </summary>public static string GenerateSignature(string data, AsymmetricKeyParameter privateKey){var byteData = Encoding.UTF8.GetBytes(data);var normalSig = SignerUtilities.GetSigner("SHA1WithRSA");normalSig.Init(true, privateKey);normalSig.BlockUpdate(byteData, 0, data.Length);var normalResult = normalSig.GenerateSignature();return Base64.ToBase64String(normalResult);}/// <summary>/// 驗證簽名/// </summary>public static bool VerifySignature(string data, string sign, AsymmetricKeyParameter publicKey){var signBytes = Base64.Decode(sign);var plainBytes = Encoding.UTF8.GetBytes(data);var verifier = SignerUtilities.GetSigner("SHA1WithRSA");verifier.Init(false, publicKey);verifier.BlockUpdate(plainBytes, 0, plainBytes.Length);return verifier.VerifySignature(signBytes);}}

SHA256WithRSA

public class SHA256WithRSA{/// <summary>/// 生成簽名/// </summary>public static string GenerateSignature(string data, RSAParameters privateKey){if (string.IsNullOrEmpty(data)){throw new ArgumentNullException(nameof(data));}using (var rsa = System.Security.Cryptography.RSA.Create()){rsa.ImportParameters(privateKey);return Base64.ToBase64String(rsa.SignData(Encoding.UTF8.GetBytes(data), HashAlgorithmName.SHA256, RSASignaturePadding.Pkcs1));}}/// <summary>/// 驗證簽名/// </summary>public static bool VerifySignature(string data, string sign, RSAParameters publicKey){if (string.IsNullOrEmpty(data)){throw new ArgumentNullException(nameof(data));}if (string.IsNullOrEmpty(sign)){throw new ArgumentNullException(nameof(sign));}using (var rsa = System.Security.Cryptography.RSA.Create()){rsa.ImportParameters(publicKey);return rsa.VerifyData(Encoding.UTF8.GetBytes(data), Base64.Decode(sign), HashAlgorithmName.SHA256, RSASignaturePadding.Pkcs1);}}/// <summary>/// 生成簽名/// </summary>public static string GenerateSignature(string data, AsymmetricKeyParameter parameter){if (string.IsNullOrEmpty(data)){throw new ArgumentNullException(nameof(data));}if (parameter == null){throw new ArgumentNullException(nameof(parameter));}var signer = SignerUtilities.GetSigner("SHA256WithRSA");signer.Init(true, parameter);var bytes = Encoding.UTF8.GetBytes(data);signer.BlockUpdate(bytes, 0, bytes.Length);return Base64.ToBase64String(signer.GenerateSignature());}/// <summary>/// 驗證簽名/// </summary>public static bool VerifySignature(string data, string sign, AsymmetricKeyParameter parameter){if (string.IsNullOrEmpty(data)){throw new ArgumentNullException(nameof(data));}if (string.IsNullOrEmpty(sign)){throw new ArgumentNullException(nameof(sign));}if (parameter == null){throw new ArgumentNullException(nameof(parameter));}var verifier = SignerUtilities.GetSigner("SHA256WithRSA");verifier.Init(false, parameter);var bytes = Encoding.UTF8.GetBytes(data);verifier.BlockUpdate(bytes, 0, bytes.Length);return verifier.VerifySignature(Base64.Decode(sign));}}

示例代碼

private static void SHA256WithRSA_Sample(){var s = "hello sha256 with rsa";Console.WriteLine(s);var keyParameter = RSAKeyGenerator.Pkcs8(2048);Console.WriteLine("私鑰：");Console.WriteLine(keyParameter.PrivateKey);Console.WriteLine("公鑰：");Console.WriteLine(keyParameter.PublicKey);Console.WriteLine();Console.WriteLine("使用BouncyCastle：");var sign1 = SHA256WithRSA.GenerateSignature(s,RSAUtilities.GetAsymmetricKeyParameterFormAsn1PrivateKey(keyParameter.PrivateKey));Console.WriteLine("sign1：");Console.WriteLine(sign1);var verified1 = SHA256WithRSA.VerifySignature(s, sign1,RSAUtilities.GetAsymmetricKeyParameterFormPublicKey(keyParameter.PublicKey));Console.WriteLine("驗證結果：");Console.WriteLine(verified1 ? "signature verified" : "signature not verified");Console.WriteLine();Console.WriteLine("不使用BouncyCastle：");var sign2 = SHA256WithRSA.GenerateSignature(s,RSAUtilities.GetRsaParametersFormAsn1PrivateKey(keyParameter.PrivateKey));Console.WriteLine("sign2：");Console.WriteLine(sign2);var verified2 = SHA256WithRSA.VerifySignature(s, sign1,RSAUtilities.GetAsymmetricKeyParameterFormPublicKey(keyParameter.PublicKey));Console.WriteLine("驗證結果：");Console.WriteLine(verified2 ? "signature verified" : "signature not verified");Console.WriteLine();}

數字簽名算法（DSA）

Digital Signature Algorithm (DSA)是Schnorr和ElGamal簽名算法的變種，被美國NIST作為DSS(DigitalSignature Standard)。DSA是基于整數有限域離散對數難題的，其安全性與RSA相比差不多。

DSA（用于數字簽名算法）的簽名生成速度很快，驗證速度很慢，加密時更慢，但解密時速度很快

目前，最好使用RSA 2048位密鑰（也可以用4096位的RSA密鑰），商業RSA證書比DSA證書被更廣泛地部署。

OpenSSH 7.0及以上版本默認禁用了ssh-dss(DSA)公鑰算法。官方沒有給出具體的解釋，但其中可能有OpenSSH，DSA密鑰位數生成的原因，同時生成簽名時隨機性差，可能會泄漏私鑰，且以現在機算機的算力，DSA 1024-bit已經實際上可破解，建議不使用。

一般來說，還是推薦大家使用RSA算法。

代碼實現

SHA1/DSA

/// <summary>/// 生成簽名/// </summary>public static string GenerateSignature(string data, AsymmetricKeyParameter privateKey){var byteData = Encoding.UTF8.GetBytes(data);var normalSig = SignerUtilities.GetSigner("SHA1/DSA");normalSig.Init(true, privateKey);normalSig.BlockUpdate(byteData, 0, data.Length);var normalResult = normalSig.GenerateSignature();return Base64.ToBase64String(normalResult);}/// <summary>/// 簽名驗證/// </summary>public static bool VerifySignature(string data, string sign, AsymmetricKeyParameter publicKey){var signBytes = Base64.Decode(sign);var plainBytes = Encoding.UTF8.GetBytes(data);var verifier = SignerUtilities.GetSigner("SHA1/DSA");verifier.Init(false, publicKey);verifier.BlockUpdate(plainBytes, 0, plainBytes.Length);return verifier.VerifySignature(signBytes);}

SHA256/DSA

/// <summary>/// 生成簽名/// </summary>public static string GenerateSignature(string data, AsymmetricKeyParameter parameter){if (string.IsNullOrEmpty(data)){throw new ArgumentNullException(nameof(data));}if (parameter == null){throw new ArgumentNullException(nameof(parameter));}var signer = SignerUtilities.GetSigner("SHA256/DSA");signer.Init(true, parameter);var bytes = Encoding.UTF8.GetBytes(data);signer.BlockUpdate(bytes, 0, bytes.Length);return Base64.ToBase64String(signer.GenerateSignature());}/// <summary>/// 驗證簽名/// </summary>public static bool VerifySignature(string data, string sign, AsymmetricKeyParameter parameter){if (string.IsNullOrEmpty(data)){throw new ArgumentNullException(nameof(data));}if (string.IsNullOrEmpty(sign)){throw new ArgumentNullException(nameof(sign));}if (parameter == null){throw new ArgumentNullException(nameof(parameter));}var verifier = SignerUtilities.GetSigner("SHA256/DSA");verifier.Init(false, parameter);var bytes = Encoding.UTF8.GetBytes(data);verifier.BlockUpdate(bytes, 0, bytes.Length);return verifier.VerifySignature(Base64.Decode(sign));}

示例代碼

private static void SHA256WithDSA_Sample(){var s = "hello dsa";Console.WriteLine(s);var keyParameter = DSAKeyGenerator.Generator();Console.WriteLine("私鑰：");Console.WriteLine(keyParameter.PrivateKey);Console.WriteLine("公鑰：");Console.WriteLine(keyParameter.PublicKey);Console.WriteLine();var sign = SHA256WithDSA.GenerateSignature(s,RSAUtilities.GetAsymmetricKeyParameterFormAsn1PrivateKey(keyParameter.PrivateKey));Console.WriteLine($"sign:{sign}");var verified = SHA256WithDSA.VerifySignature(s, sign,RSAUtilities.GetAsymmetricKeyParameterFormPublicKey(keyParameter.PublicKey));Console.WriteLine("驗證結果：");Console.WriteLine(verified ? "signature verified" : "signature not verified");}

橢圓曲線數字簽名算法（ECDSA）

橢圓曲線數字簽名算法（ECDSA）是使用橢圓曲線密碼（ECC）對數字簽名算法（DSA）的模擬。ECDSA于1999年成為ANSI標準，并于2000年成為IEEE和NIST標準。它在1998年既已為ISO所接受，并且包含它的其他一些標準亦在ISO的考慮之中。與普通的離散對數問題（discrete logarithm problem DLP）和大數分解問題（integer factorization problem IFP）不同，橢圓曲線離散對數問題（elliptic curve discrete logarithm problem ECDLP）沒有亞指數時間的解決方法。因此橢圓曲線密碼的單位比特強度要高于其他公鑰體制。

ECDSA是ECC與DSA的結合，整個簽名過程與DSA類似，所不一樣的是簽名中采取的算法為ECC

ECC與RSA 相比，有以下的優點：

• 相同密鑰長度下，安全性能更高，如160位ECC已經與1024位RSA、DSA有相同的安全強度。

• 計算量小，處理速度快，在私鑰的處理速度上（解密和簽名），ECC遠 比RSA、DSA快得多。

• 存儲空間占用小 ECC的密鑰尺寸和系統參數與RSA、DSA相比要小得多， 所以占用的存儲空間小得多。

• 帶寬要求低使得ECC具有廣泛得應用前景。

代碼實現

SHA1/ECDSA

/// <summary>/// 生成簽名/// </summary>public static string GenerateSignature(string data, AsymmetricKeyParameter parameter){if (string.IsNullOrEmpty(data)){throw new ArgumentNullException(nameof(data));}if (parameter == null){throw new ArgumentNullException(nameof(parameter));}var signer = SignerUtilities.GetSigner("SHA1/ECDSA");signer.Init(true, parameter);var bytes = Encoding.UTF8.GetBytes(data);signer.BlockUpdate(bytes, 0, bytes.Length);return Base64.ToBase64String(signer.GenerateSignature());}/// <summary>/// 驗證簽名/// </summary>public static bool VerifySignature(string data, string sign, AsymmetricKeyParameter parameter){if (string.IsNullOrEmpty(data)){throw new ArgumentNullException(nameof(data));}if (string.IsNullOrEmpty(sign)){throw new ArgumentNullException(nameof(sign));}if (parameter == null){throw new ArgumentNullException(nameof(parameter));}var verifier = SignerUtilities.GetSigner("SHA1/ECDSA");verifier.Init(false, parameter);var bytes = Encoding.UTF8.GetBytes(data);verifier.BlockUpdate(bytes, 0, bytes.Length);return verifier.VerifySignature(Base64.Decode(sign));}

SHA256/ECDSA

/// <summary>/// 生成簽名/// </summary>public static string GenerateSignature(string data, AsymmetricKeyParameter parameter){if (string.IsNullOrEmpty(data)){throw new ArgumentNullException(nameof(data));}if (parameter == null){throw new ArgumentNullException(nameof(parameter));}var signer = SignerUtilities.GetSigner("SHA256/ECDSA");signer.Init(true, parameter);var bytes = Encoding.UTF8.GetBytes(data);signer.BlockUpdate(bytes, 0, bytes.Length);return Base64.ToBase64String(signer.GenerateSignature());}/// <summary>/// 驗證簽名/// </summary>public static bool VerifySignature(string data, string sign, AsymmetricKeyParameter parameter){if (string.IsNullOrEmpty(data)){throw new ArgumentNullException(nameof(data));}if (string.IsNullOrEmpty(sign)){throw new ArgumentNullException(nameof(sign));}if (parameter == null){throw new ArgumentNullException(nameof(parameter));}var verifier = SignerUtilities.GetSigner("SHA256/ECDSA");verifier.Init(false, parameter);var bytes = Encoding.UTF8.GetBytes(data);verifier.BlockUpdate(bytes, 0, bytes.Length);return verifier.VerifySignature(Base64.Decode(sign));}

示例代碼

private static void SHA256WithECDSA_Sample(){var s = "hello ec dsa";Console.WriteLine(s);var keyParameter = ECDSAKeyGenerator.Generator();Console.WriteLine("私鑰：");Console.WriteLine(keyParameter.PrivateKey);Console.WriteLine("公鑰：");Console.WriteLine(keyParameter.PublicKey);var sign = SHA256WithECDSA.GenerateSignature(s,RSAUtilities.GetAsymmetricKeyParameterFormAsn1PrivateKey(keyParameter.PrivateKey));Console.WriteLine($"sign:{sign}");var verified = SHA256WithECDSA.VerifySignature(s, sign,RSAUtilities.GetAsymmetricKeyParameterFormPublicKey(keyParameter.PublicKey));Console.WriteLine("驗證結果：");Console.WriteLine(verified ? "signature verified" : "signature not verified");}

下期預告

下一篇將介紹對稱加密算法，敬請期待。。。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的.NET Core加解密实战系列之——消息摘要与数字签名算法的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。