密碼學系列——常見的加密方式（c#程式碼實操）

團隊buff工具人發表於2020-08-05
密碼學加密C#

前言

說起加密方式，其實密碼學的角度ASCII編碼其實本身就是一種加密解密。

由於其公開，現在用於數字與字元的轉換。

檢視ASCII表可以去官網查查。

轉換程式碼如下:

static void Main(string[] args)
{
	char c = (char)97;
	Console.WriteLine(c);//a
	Console.ReadKey();
}

大概就是這樣了。

再講另外一個故事，我們在資料傳輸過程中為什麼要求編碼格式一致。

這個問題其實也是一個密碼學問題。比如說傳輸方的編碼是UTF8，接收方是GBK，那麼兩者是接收不到正確的訊息的。最起碼的一點就是UTF-8是漢字是三個位元組，GBK漢字是兩個位元組。

好吧，下面就介紹幾種常用的加解密大法吧。

正文

凱撒加解密

凱撒大法是通過移位來加解密，比如說a移動1位就是b了。

程式碼如下:

public class KaiserDemo
{
	//解密
	public static string decrytKaiser(string encrytedData, int key)
	{
		char[] chars = encrytedData.ToCharArray();
		StringBuilder sb = new StringBuilder();
		foreach (char c in chars)
		{
			//轉換為int
			int asciiCode = c;
			asciiCode -= key;
			char result = (char)asciiCode;
			sb.Append(result);
		}
		return sb.ToString();
	}
	//加密
	public static string encrytKaiser(string orinal,int key)
	{
		char[] chars = orinal.ToCharArray();
		StringBuilder sb = new StringBuilder();
		foreach (char c in chars)
		{
			//轉換為int
			int asciiCode = c;
			asciiCode += key;
			char result = (char)asciiCode;
			sb.Append(result);
		}
		return sb.ToString();
	}
}

測試:

static void Main(string[] args)
{
	string s = "Hello Word";
	int key = 5;
	var encrytedStr = KaiserDemo.encrytKaiser(s, key);
	Console.WriteLine(encrytedStr);
	var decrytedStr = KaiserDemo.decrytKaiser(encrytedStr, key);
	Console.WriteLine(decrytedStr);
	Console.ReadKey();
}

效果:

base64位轉換

base64位是一個非常關鍵地方，先寫一下原理:

base64 是 3個位元組為一組，一個位元組 8位，一共 就是24位 ，然後，把3個位元組轉成4組，每組6位，
3 * 8 = 4 * 6 = 24 ，每組6位，缺少的2位，會在高位進行補0 ，這樣做的好處在於 ，base取的是後面6位，去掉高2位 ，

那麼base64的取值就可以控制在0-63位了，所以就叫base64，111 111 = 32 + 16 + 8 + 4 + 2 + 1 =63

在64範圍之內，當然也有人認為0-63,一共64位。

base64 構成原則
① 小寫 a - z = 26個字母
② 大寫 A - Z = 26個字母
③ 數字 0 - 9 = 10 個數字
④ + / = 2個符號

前面提及到為什麼base64是一個非常關鍵的地方呢？

因為base64可以將一些特殊字元全部轉換成常規字元，原來的4個位元組變成3個位元組，那麼數值是變小的。

具體可看一下:

https://baike.baidu.com/item/base64/8545775?fr=aladdin

des 加解密

直接上程式碼:

/// <summary>
/// DES 加解密
/// </summary>
/// <param name="origal">加解密字串</param>
/// <param name="key">key</param>
/// <param name="iv">iv</param>
/// <param name="sign">標識加密或者解密位,預設加密</param>
/// <returns>加解密後的結果</returns>
public static string DES(string origal, string key, string iv, int sign = 0)
{
	byte[] origalByteArray = sign == 0 ? Encoding.Default.GetBytes(origal) : Convert.FromBase64String(origal);
	DESCryptoServiceProvider des = new DESCryptoServiceProvider();
	des.Key = Encoding.ASCII.GetBytes(key);
	des.IV = Encoding.ASCII.GetBytes(iv);
	if (sign != 0)
	{
		des.Padding = PaddingMode.None;
	}
	string result = string.Empty;
	using (MemoryStream ms = new MemoryStream())
	{
		using (CryptoStream cs = new CryptoStream(ms, sign == 0 ? des.CreateEncryptor() : des.CreateDecryptor(), CryptoStreamMode.Write))
		{
			cs.Write(origalByteArray, 0, origalByteArray.Length);
			cs.FlushFinalBlock();
			result = sign == 0 ? Convert.ToBase64String(ms.ToArray()) : System.Text.Encoding.Default.GetString(ms.ToArray());
			
		}
	}
	if (result == string.Empty)
	{
		throw new ArgumentException();
	}
	return result;
}

測試:

static void Main(string[] args)
{
	string origal = "王胖子";
	string key = "12345678";
	string iv = "12345678";
	string encrytedStr = DESDemo.DES(origal, key, iv);
	Console.WriteLine("加密後的字串:" + encrytedStr);
	string dncrytedStr = DESDemo.DES(encrytedStr, key, iv, 1);
	Console.WriteLine("加密後的字串:" + dncrytedStr);
	Console.Read();
}

測試結果:

這裡有人看到心裡就想啊，怎麼跟我程式碼裡面的helper類不一樣？

一個是現在不完善，第二個是現在是無填充模式，下一章將會介紹填充模式。

aes

/// <summary>
/// AES 加解密
/// </summary>
/// <param name="origal">加解密字串</param>
/// <param name="key">key</param>
/// <param name="iv">iv</param>
/// <param name="sign">標識加密或者解密位,預設加密</param>
/// <returns>加解密後的結果</returns>
public static string AES(string origal, string key, string iv, int sign = 0)
{
	byte[] origalByteArray = sign == 0 ? Encoding.Default.GetBytes(origal) : Convert.FromBase64String(origal);
	RijndaelManaged aes = new RijndaelManaged();
	aes.Key = Encoding.ASCII.GetBytes(key);
	aes.IV = Encoding.ASCII.GetBytes(iv);
	if (sign != 0)
	{
		aes.Padding = PaddingMode.None;
	}
	string result = string.Empty;
	using (MemoryStream ms = new MemoryStream())
	{
		using (CryptoStream cs = new CryptoStream(ms, sign == 0 ? aes.CreateEncryptor() : aes.CreateDecryptor(), CryptoStreamMode.Write))
		{
			cs.Write(origalByteArray, 0, origalByteArray.Length);
			cs.FlushFinalBlock();
			result = sign == 0 ? Convert.ToBase64String(ms.ToArray()) : System.Text.Encoding.Default.GetString(ms.ToArray());

		}
	}
	if (result == string.Empty)
	{
		throw new ArgumentException();
	}
	return result;
}

string origal = "王胖子";
string key = "IE7XG5ORF7EA4JC5";
string iv = "IE7XG5ORF7EA4JC5";
string encrytedStr = AESDemo.AES(origal, key, iv);
Console.WriteLine("加密後的字串:" + encrytedStr);
string dncrytedStr = AESDemo.AES(encrytedStr, key, iv, 1);
Console.WriteLine("加密後的字串:" + dncrytedStr);
Console.Read();

測試結果:

和des一樣哈，不完善，下一節將會完善。

結

下一節介紹填充和不填充，如果不明白在開發中還是很容易出事的，比如說服務端採用填充模式，客戶端非填充模式，那麼會報錯的，順便完善的一下code。

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