C# (.NET) 中的密码学：加密与哈希

C# (.NET) 中的密码学：加密与哈希

数据安全是现代开发中的关键任务之一。.NET 平台在 System.Security.Cryptography 命名空间中提供了一套强大且灵活的加密保护工具。本文将详细解析 C# 中密码学的主要功能：对称与非对称加密，以及数据哈希。无论您是初学者还是希望系统化知识的有经验开发者，本文都将对您有所帮助。

1. 主要命名空间和类

所有加密功能都集中在 System.Security.Cryptography 程序集中。关键类包括：

• Aes、DES、TripleDES —— 对称算法；
• RSA、ECDsa、ECDiffieHellman —— 非对称算法；
• SHA256、SHA512、MD5 —— 哈希算法；
• RandomNumberGenerator —— 加密安全的随机数生成器。

重要提示：请仅使用现代算法。MD5 和 SHA1 已过时，且对于加密目的而言不安全。

2. 对称加密 (AES)

对称加密使用相同的密钥进行加密和解密。最流行的算法是 AES（高级加密标准）。我们来看一个字符串加密的示例。

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

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

            ICryptoTransform encryptor = aes.CreateEncryptor(aes.Key, aes.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 aes = Aes.Create())        {            aes.Key = key;            aes.IV = iv;

            ICryptoTransform decryptor = aes.CreateDecryptor(aes.Key, aes.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();                    }                }            }        }    }}

要生成安全的密钥和初始化向量 (IV)，请使用 RandomNumberGenerator：

using System.Security.Cryptography;

byte[] key = new byte[32]; // 256 位byte[] iv = new byte[16];  // 128 位using (RandomNumberGenerator rng = RandomNumberGenerator.Create()){    rng.GetBytes(key);    rng.GetBytes(iv);}

3. 非对称加密 (RSA)

非对称加密使用一对密钥：公钥和私钥。RSA 是一种经典算法，适用于加密少量数据（通常对于 2048 位密钥，最多约 190 字节）。示例：

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

public class RsaEncryption{    public static (byte[]