數(shù)據(jù)加密算法如何在.NET 中的實(shí)現(xiàn)
admin 隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，許多數(shù)據(jù)資源能夠依靠網(wǎng)絡(luò)來遠(yuǎn)程存取，而且越來越多的通訊依賴于公共網(wǎng)絡(luò)公共網(wǎng)絡(luò)（如 Internet），而這些環(huán)境并不保證實(shí)體間的安全通信，數(shù)據(jù)在傳輸過程可能被其它人讀取或篡改加密將防止數(shù)據(jù)被查看或修改，并在原本不安全的信道上提供安全的通信信道，它達(dá)到以下目的：
保密性：防止用戶的標(biāo)識(shí)或數(shù)據(jù)被讀取。
數(shù)據(jù)完整性：防止數(shù)據(jù)被更改。
身份驗(yàn)證：確保數(shù)據(jù)發(fā)自特定的一方。
一、數(shù)據(jù)加密/編碼算法列表
常見用于保證安全的加密或編碼算法如下：
1、單向散列算法
單向散列函數(shù)一般用于產(chǎn)生消息摘要，密鑰加密等，常見的有：
SHA（Secure Hash Algorithm）這是一種較新的散列算法，可以對(duì)任意長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)運(yùn)算生成一個(gè)160位的數(shù)值；
MAC（Message Authentication Code）：消息認(rèn)證代碼，是一種使用密鑰的單向函數(shù)，可以用它們?cè)谙到y(tǒng)上或用戶之間認(rèn)證文件或消息。HMAC（用于消息認(rèn)證的密鑰散列法）就是這種函數(shù)的一個(gè)例子。
MD5（Message Digest Algorithm 5）：是RSA數(shù)據(jù)安全公司開發(fā)的一種單向散列算法，MD5被廣泛使用，可以用來把不同長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行暗碼運(yùn)算成一個(gè)128位的數(shù)值；
CRC（Cyclic Redundancy Check）：循環(huán)冗余校驗(yàn)碼，CRC校驗(yàn)由于實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，檢錯(cuò)能力強(qiáng)，被廣泛使用在各種數(shù)據(jù)校驗(yàn)應(yīng)用中。占用系統(tǒng)資源少，用軟硬件均能實(shí)現(xiàn)，是進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸差錯(cuò)檢測(cè)地一種很好的手段（CRC 并不是嚴(yán)格意義上的散列算法，但它的作用與散列算法大致相同，所以歸于此類）。
2、常用密鑰算法
密鑰算法用來對(duì)敏感數(shù)據(jù)、摘要、簽名等信息進(jìn)行加密，常用的密鑰算法包括：
DSA（Digital Signature Algorithm）：數(shù)字簽名算法，是一種標(biāo)準(zhǔn)的 DSS（數(shù)字簽名標(biāo)準(zhǔn)）；
AES（Advanced Encryption Standard）：高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)，是下一代的加密算法標(biāo)準(zhǔn)，速度快，安全級(jí)別高，目前 AES 標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)實(shí)現(xiàn)是 Rijndael 算法；
BLOWFISH，它使用變長(zhǎng)的密鑰，長(zhǎng)度可達(dá)448位，運(yùn)行速度很快；
DES（Data Encryption Standard）：數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)，速度較快，適用于加密大量數(shù)據(jù)的場(chǎng)合；
3DES（Triple DES）：是基于DES，對(duì)一塊數(shù)據(jù)用三個(gè)不同的密鑰進(jìn)行三次加密，強(qiáng)度更高；
RC2和 RC4：用變長(zhǎng)密鑰對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，比 DES 快；
IDEA（International Data Encryption Algorithm）國(guó)際數(shù)據(jù)加密算法，使用 128 位密鑰提供非常強(qiáng)的安全性；
RSA：由 RSA 公司發(fā)明，是一個(gè)支持變長(zhǎng)密鑰的公共密鑰算法，需要加密的文件快的長(zhǎng)度也是可變的；
其它算法，如ElGamal、Deffie-Hellman、新型橢圓曲線算法ECC等。
3、其它數(shù)據(jù)算法
其它數(shù)據(jù)算法包括一些常用編碼算法及其與明文（ASCII、Unicode 等）轉(zhuǎn)換等，如 Base 64、Quoted Printable、EBCDIC 等。
二、算法的 .NET 實(shí)現(xiàn)
常見的加密和編碼算法都已經(jīng)在 .NET Framework中得到了實(shí)現(xiàn)，為編碼人員提供了極大的便利性，實(shí)現(xiàn)這些算法的名稱空間是：System.Security.Cryptography。
System.Security.Cryptography 命名空間提供加密服務(wù)，包括安全的數(shù)據(jù)編碼和解碼，以及許多其他操作，例如散列法、隨機(jī)數(shù)字生成和消息身份驗(yàn)證。
System.Security.Cryptography 是按如下方式組織的：
1、公鑰加密和數(shù)字簽名
公鑰加密使用一個(gè)必須對(duì)未經(jīng)授權(quán)的用戶保密的私鑰和一個(gè)可以對(duì)任何人公開的公鑰。用公鑰加密的數(shù)據(jù)只能用私鑰解密，而用私鑰簽名的數(shù)據(jù)只能用公鑰驗(yàn)證。公鑰可以被任何人使用；該密鑰用于加密要發(fā)送到私鑰持有者的數(shù)據(jù)。兩個(gè)密鑰對(duì)于通信會(huì)話都是唯一的。公鑰加密算法也稱為不對(duì)稱算法，原因是需要用一個(gè)密鑰加密數(shù)據(jù)而需要用另一個(gè)密鑰來解密數(shù)據(jù)。
.NET Framework 提供以下實(shí)現(xiàn)公鑰加密算法的類：
DSA：DSACryptoServiceProvider
RSA：RSACryptoServiceProvider
2、私鑰加密
私鑰加密又稱為對(duì)稱加密，因?yàn)橥幻荑€既用于加密又用于解密。私鑰加密算法非常快（與公鑰算法相比），特別適用于對(duì)較大的數(shù)據(jù)流執(zhí)行加密轉(zhuǎn)換。
.NET Framework 提供以下實(shí)現(xiàn)私鑰加密算法的類：
Rijndael（AES）：RijndaelManaged
3DES：TripleDESCryptoServiceProvider
DES：DESCryptoServiceProvider
RC2：RC2CryptoServiceProvider
3、哈希（Hash）值
哈希算法將任意長(zhǎng)度的二進(jìn)制值映射為固定長(zhǎng)度的較小二進(jìn)制值，這個(gè)小的二進(jìn)制值稱為哈希值。哈希值是一段數(shù)據(jù)唯一且極其緊湊的數(shù)值表示形式。如果散列一段明文而且哪怕只更改該段落的一個(gè)字母，隨后的哈希都將產(chǎn)生不同的值。要找到散列為同一個(gè)值的兩個(gè)不同的輸入，在計(jì)算上是不可能的，所以數(shù)據(jù)的哈希值可以檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的完整性。
.NET Framework 提供以下實(shí)現(xiàn)數(shù)字簽名算法的類：
HMAC：HMACSHA1 （HMAC 為一種使用密鑰的 Hash 算法）
MAC：MACTripleDES
MD5：MD5CryptoServiceProvider
SHA1：SHA1Managed、SHA256Managed、SHA384Managed、SHA512Managed
4、隨機(jī)數(shù)生成
加密密鑰需要盡可能地隨機(jī)，以便使生成的密鑰很難再現(xiàn)，所以隨機(jī)數(shù)生成是許多加密操作不可分割的組成部分。
在 .NET Framework 中，RNGCryptoServiceProvider 是隨機(jī)數(shù)生成器算法的實(shí)現(xiàn)，對(duì)于數(shù)據(jù)算法，.NET Framework 則在其它命名空間中實(shí)現(xiàn)，如 Convert 類實(shí)現(xiàn) Base 64 編碼，System.Text 來實(shí)現(xiàn)編碼方式的轉(zhuǎn)換等。
從以上來看，.NET Framework 對(duì)于數(shù)據(jù)加密/編碼還是支持比較好，大大地方便了開發(fā)人員，但美中不足的是，.NET Framework 中的數(shù)據(jù)加密算法仍然不夠完全，如 IDEA、BLOWFISH、其它算法，如ElGamal、Deffie-Hellman、ECC 等，對(duì)于一些其它的數(shù)據(jù)校驗(yàn)算法支持也不夠，如 CRC、SFV 等，開發(fā)人員只能去從早期代碼做移植或者尋找第三方廠商的實(shí)現(xiàn)。
