Kryptographie in C# (.NET): Verschlüsselung und Hashing von Daten

Kryptographie in C# (.NET): Verschlüsselung und Hashing von Daten

Moderne Anwendungen auf der .NET-Plattform erfordern fast immer Datenschutz. Die Bibliothek System.Security.Cryptography bietet einen vollständigen Satz von Werkzeugen zur Durchführung kryptographischer Operationen: von symmetrischer und asymmetrischer Verschlüsselung bis hin zu Hashing und Generierung digitaler Signaturen. In diesem Artikel werden wir die wichtigsten in C# verfügbaren Algorithmen besprechen und Beispiele für ihre Verwendung zeigen.

1. Grundlegende Kryptographieklassen in .NET

Alle kryptographischen Klassen befinden sich im Namensraum System.Security.Cryptography. Die Hauptkategorien sind:

• Symmetrische Verschlüsselung — ein Schlüssel zum Verschlüsseln und Entschlüsseln (Aes, DES, TripleDES).
• Asymmetrische Verschlüsselung — ein Schlüsselpaar: öffentlicher und privater Schlüssel (RSA, ECDiffieHellman).
• Hashing — einseitige Transformation von Daten (SHA256, SHA512, MD5).
• Zufallszahlengenerierung — kryptographisch sicherer Generator (RandomNumberGenerator).

2. Symmetrische Verschlüsselung am Beispiel von AES

Der AES-Algorithmus (Advanced Encryption Standard) ist die am weitesten verbreitete symmetrische Verschlüsselung. Für seine Verwendung in .NET wird die Klasse Aes verwendet.

Beispiel für das Verschlüsseln und Entschlüsseln einer Zeichenfolge:

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

public class AesExample{    public static byte[] EncryptStringToBytes_Aes(string plainText, byte[] key, byte[] iv)    {        using (Aes aesAlg = Aes.Create())        {            aesAlg.Key = key;            aesAlg.IV = iv;

            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(plainText);                    }                    return msEncrypt.ToArray();                }            }        }    }

    public static string DecryptStringFromBytes_Aes(byte[] cipherText, byte[] key, byte[] iv)    {        using (Aes aesAlg = Aes.Create())        {            aesAlg.Key = key;            aesAlg.IV = iv;

            ICryptoTransform decryptor = aesAlg.CreateDecryptor(aesAlg.Key, aesAlg.IV);

            using (MemoryStream msDecrypt = new MemoryStream(cipherText))            {                using (CryptoStream csDecrypt = new CryptoStream(msDecrypt, decryptor, CryptoStreamMode.Read))                {                    using (StreamReader srDecrypt = new StreamReader(csDecrypt))                    {                        return srDecrypt.ReadToEnd();                    }                }            }        }    }}

Verwendung:

byte[] key = RandomNumberGenerator.GetBytes(32); // 256-Bit-Schlüsselbyte[] iv = RandomNumberGenerator.GetBytes(16);  // 128-Bit-IV

string original = "Geheime Daten";byte[] encrypted = AesExample.EncryptStringToBytes_Aes(original, key, iv);string decrypted = AesExample.DecryptStringFromBytes_Aes(encrypted, key, iv);

Console.WriteLine($"Original: {original}");Console.WriteLine($"Entschlüsselt: {decrypted}");

3. Asymmetrische Verschlüsselung mit RSA

RSA wird zur sicheren Übertragung von Schlüsseln oder kleinen Datenmengen verwendet. In .NET wird es durch die Klasse RSA implementiert.

Beispiel für die Schlüsselgenerierung und Verschlüsselung:

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

public class RsaExample{    public static void Demonstrate