C# 实现对称加密算法（AES）与非对称加密算法（RSA），包含前端对应加密算法实现

• 一、两者的含义
• • 1、对称加密：
  • 2、非对称加密：
  • 二、后端代码实现
  • • 1、AES对称加密算法（CBC模式，多一个初始化向量，安全性高）
    • • 1.1、加解密测试：
      • 2、AES对称加密算法（ECB模式，无需初始化向量）
      • • 2.1、加解密测试
        • 3、RSA非对称加密算法
        • • 3.1、加解密测试
          • 三、前端代码实现

            一、两者的含义

            1、对称加密：

            一种既简单速度又快的加密方式，加密与解密使用的都是同一个密钥，别名又叫做：单密钥加密；对称加密有很多公开算法，并且因为它效率很高，所以适用于加密大量数据的场合；但其密钥的传输过程是不安全的，并且容易被破解，密钥管理起来也相对麻烦。

            2、非对称加密：

            需要两个密钥来进行加密和解密，这两个密钥是公开密钥（public key，简称公钥）和私有密钥（private key，简称私钥），如果用公开密钥对数据进行加密，只有用对应的私有密钥才能解密；如果用私有密钥对数据进行加密，那么只有用对应的公开密钥才能解密。因为加密和解密使用的是两个不同的密钥，所以这种算法叫作非对称加密算法。加密密钥是公开的，密钥的分配和管理就很简单，而且能够很容易地实现数字签名，因此最适合于电子商务应用的需要；但是如果对大数量进行操作，计算量特别大，速度远远比不上对称加密。

            详细请阅读这篇文章 https://blog.csdn.net/qq_38556796/article/details/126706393

            二、后端代码实现

            1、AES对称加密算法（CBC模式，多一个初始化向量，安全性高）

            IV：初始化向量，配合秘钥一起使用，每次加密时随机生成，解密需要秘钥与IV一起才能解密

            代码如下：

            using System;
            using System.IO;
            using System.Security.Cryptography;
            using System.Text;
            namespace Aes
            {
                public class AesHelper
                {
                    private const int KEY_SIZE = 256;
                    private const int BLOCK_SIZE = 128;
                    private const string KEY_CHARS = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789";
                    private const string IV_CHARS = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789";
                    public static string Encrypt(string plainText, string key, string iv)
                    {
                        byte[] keyBytes = Encoding.UTF8.GetBytes(key);
                        byte[] ivBytes = Encoding.UTF8.GetBytes(iv);
                        using (Aes aes = Aes.Create())
                        {
                            aes.KeySize = KEY_SIZE;
                            aes.BlockSize = BLOCK_SIZE;
                            aes.Key = keyBytes;
                            aes.IV = ivBytes;
                            aes.Mode = CipherMode.CBC;
                            ICryptoTransform encryptor = aes.CreateEncryptor(aes.Key, aes.IV);
                            byte[] plainBytes = Encoding.UTF8.GetBytes(plainText);
                            using (MemoryStream ms = new MemoryStream())
                            {
                                using (CryptoStream cs = new CryptoStream(ms, encryptor, CryptoStreamMode.Write))
                                {
                                    cs.Write(plainBytes, 0, plainBytes.Length);
                                }
                                byte[] encryptedBytes = ms.ToArray();
                                return Convert.ToBase64String(encryptedBytes);
                            }
                        }
                    }
                    public static string Decrypt(string cipherText, string key, string iv)
                    {
                        byte[] keyBytes = Encoding.UTF8.GetBytes(key);
                        byte[] ivBytes = Encoding.UTF8.GetBytes(iv);
                        using (Aes aes = Aes.Create())
                        {
                            aes.KeySize = KEY_SIZE;
                            aes.BlockSize = BLOCK_SIZE;
                            aes.Key = keyBytes;
                            aes.IV = ivBytes;
                            aes.Mode = CipherMode.CBC;
                            ICryptoTransform decryptor = aes.CreateDecryptor(aes.Key, aes.IV);
                            byte[] cipherBytes = Convert.FromBase64String(cipherText);
                            using (MemoryStream ms = new MemoryStream())
                            {
                                using (CryptoStream cs = new CryptoStream(ms, decryptor, CryptoStreamMode.Write))
                                {
                                    cs.Write(cipherBytes, 0, cipherBytes.Length);
                                }
                                byte[] decryptedBytes = ms.ToArray();
                                return Encoding.UTF8.GetString(decryptedBytes);
                            }
                        }
                    }
                    public static string GenerateKey()
                    {
                        Random random = new Random();
                        StringBuilder sb = new StringBuilder();
                        for (int i = 0; i < KEY_SIZE / 8; i++)
                        {
                            int index = random.Next(KEY_CHARS.Length);
                            sb.Append(KEY_CHARS[index]);
                        }
                        return sb.ToString();
                    }
                    public static string GenerateIV()
                    {
                        Random random = new Random();
                        StringBuilder sb = new StringBuilder();
                        for (int i = 0; i < BLOCK_SIZE / 8; i++)
                        {
                            int index = random.Next(IV_CHARS.Length);
                            sb.Append(IV_CHARS[index]);
                        }
                        return sb.ToString();
                    }
                }
            }
            

            1.1、加解密测试：

            string plainText = "Hello World!";
            string key = AesHelper.GenerateKey();
            string iv = AesHelper.GenerateIV();
            string cipherText = AesHelper.Encrypt(plainText, key, iv);
            string decryptedText = AesHelper.Decrypt(cipherText, key, iv);
            Console.WriteLine("Plain text: {0}", plainText);
            Console.WriteLine("Cipher text: {0}", cipherText);
            Console.WriteLine("Decrypted text: {0}", decryptedText);
            

            2、AES对称加密算法（ECB模式，无需初始化向量）

            using System;
            using System.IO;
            using System.Security.Cryptography;
            using System.Text;
            namespace AesHelper
            {
                public class Aes
                {
                    /// 
            
                    /// AES算法的keysize有一定限制。
                    /// 具体来说，AES算法支持的keysize为 128 bits、192 bits 和 256 bits，而且只能以16 bits（即2个字节）为步长递增。
                    /// 也就是说，支持的有效的 keysize 可以是：128、160、192、224 或 256。
                    /// 需要注意的是，AES算法的 keysize 越大，加密强度越高，但同时也会增加加密运算所需的时间和计算资源。
                    /// 因此，在实际应用中，需要根据实际需求和环境对 keysize 进行合理的选择。
                    /// 
                    private static readonly int KeySize = 256;
                    /// 
            
                    /// 生成秘钥
                    /// 
                    /// 
                    public static string GenerateKey()
                    {
                        using (var aes = Aes.Create())
                        {
                            aes.KeySize = KeySize;
                            aes.Mode = CipherMode.ECB; // ECB 模式无需 IV 向量
                            aes.Padding = PaddingMode.PKCS7;
                            aes.GenerateKey();
                            return Convert.ToBase64String(aes.Key);
                        }
                    }
                    /// 
            
                    /// 加密
                    /// 
                    /// 
                    /// 
                    /// 
                    public static string Encrypt(string plainText, string key)
                    {
                        using (var aes = Aes.Create())
                        {
                            aes.KeySize = KeySize;
                            aes.Mode = CipherMode.ECB; // ECB 模式无需 IV 向量
                            aes.Padding = PaddingMode.PKCS7;
                            aes.Key = Convert.FromBase64String(key);
                            ICryptoTransform encryptor = aes.CreateEncryptor();
                            byte[] plainBytes = Encoding.UTF8.GetBytes(plainText);
                            byte[] cipherBytes = encryptor.TransformFinalBlock(plainBytes, 0, plainBytes.Length);
                            return Convert.ToBase64String(cipherBytes);
                        }
                    }
                    /// 
            
                    /// 解密
                    /// 
                    /// 
                    /// 
                    /// 
                    public static string Decrypt(string cipherText, string key)
                    {
                        using (var aes = Aes.Create())
                        {
                            aes.KeySize = KeySize;
                            aes.Mode = CipherMode.ECB; // ECB 模式无需 IV 向量
                            aes.Padding = PaddingMode.PKCS7;
                            aes.Key = Convert.FromBase64String(key);
                            ICryptoTransform decryptor = aes.CreateDecryptor();
                            byte[] cipherBytes = Convert.FromBase64String(cipherText);
                            byte[] plainBytes = decryptor.TransformFinalBlock(cipherBytes, 0, cipherBytes.Length);
                            return Encoding.UTF8.GetString(plainBytes);
                        }
                    }
                }
            }
            

            2.1、加解密测试

            string key = AesHelper.GenerateKey();
            string plainText = "Hello, world!";
            string cipherText = AesHelper.Encrypt(plainText, key);
            Console.WriteLine(cipherText);
            string decryptedPlainText = AesHelper.Decrypt(cipherText, key);
            Console.WriteLine(decryptedPlainText);
            

            3、RSA非对称加密算法

            using System;
            using System.IO;
            using System.Security.Cryptography;
            using System.Text;
            namespace RSA
            {
                /// 
            
                /// 在C#中，RSACryptoServiceProvider的KeySize属性可以设置为任意偶数位的值，
                /// 建议使用2048位或更长的密钥长度以提供足够的安全性，典型情况下，RSA密钥的长度为2048位。
                /// 尽管在理论上可以使用较小的密钥长度来加速RSA操作，但是使用较小的密钥可能会使RSA易受到攻击，
                /// 因此不推荐使用少于2048位的密钥长度。为了确保数据的安全，应该使用更长的密钥(根据实际需求选择)，并定期更换密钥。
                /// ----------------------------
                /// RSA验证签名的作用是确保接收到的数据没有经过篡改，并且确实是由发送方发送的。
                /// 在数字通信中，攻击者可能会截取通信并修改消息内容，然后将其发送给接收方，导致接收方无法正确解释消息或采取错误的行动。
                /// 通过使用RSA签名，发送方可以对消息进行数字签名，这个数字签名是通过使用发送方的私钥生成的。
                /// 接收方可以使用发送方的公钥来验证数字签名，如果验证成功，就意味着消息没有被篡改，并且确实是由发送方发送的。
                /// 如果验证失败，接收方就可以确定消息已被篡改或不是由发送方发送的。
                /// 该过程确保了消息的完整性和真实性，防止了中间人攻击。因此，在数字通信中，RSA验证签名是一种非常重要的安全机制。
                /// ----------------------------
                /// 【注意】：为了与jsencrypt.min.js互换数据，需要将生成的 publicKey 和 privateKey 中的 = 去除
                /// 
                public class RsaHelper
                {
                    /// 
            
                    /// 生成公钥和私钥
                    /// 
                    /// 密钥大小
                    /// 输出私钥
                    /// 输出公钥
                    public static void GenerateKeys(int keySize, out string privateKey, out string publicKey)
                    {
                        using (var rsa = new RSACryptoServiceProvider(keySize))
                        {
                            privateKey = Convert.ToBase64String(rsa.ExportRSAPrivateKey());
                            publicKey = Convert.ToBase64String(rsa.ExportRSAPublicKey());
                        }
                    }
                    /// 
            
                    /// 加密
                    /// 
                    /// 公钥
                    /// 要加密的数据
                    /// 加密后的数据
                    public static string Encrypt(string publicKey, string data)
                    {
                        using (var rsa = new RSACryptoServiceProvider())
                        {
                            rsa.ImportRSAPublicKey(Convert.FromBase64String(publicKey), out _);
                            var bytes = Encoding.UTF8.GetBytes(data);
                            var encryptedBytes = rsa.Encrypt(bytes, RSAEncryptionPadding.Pkcs1);
                            return Convert.ToBase64String(encryptedBytes);
                        }
                    }
                    /// 
            
                    /// 解密
                    /// 
                    /// 私钥
                    /// 要解密的数据
                    /// 解密后的数据
                    public static string Decrypt(string privateKey, string data)
                    {
                        using (var rsa = new RSACryptoServiceProvider())
                        {
                            rsa.ImportRSAPrivateKey(Convert.FromBase64String(privateKey), out _);
                            var encryptedBytes = Convert.FromBase64String(data);
                            var decryptedBytes = rsa.Decrypt(encryptedBytes, RSAEncryptionPadding.Pkcs1);
                            return Encoding.UTF8.GetString(decryptedBytes);
                        }
                    }
                    /// 
            
                    /// RSA私钥签名
                    /// 
                    /// 私钥
                    /// 要签名的数据
                    /// 签名数据
                    public static string SignData(string privateKey, string data)
                    {
                        using (var rsa = new RSACryptoServiceProvider())
                        {
                            rsa.ImportRSAPrivateKey(Convert.FromBase64String(privateKey), out _);
                            var bytes = Encoding.UTF8.GetBytes(data);
                            var signatureBytes = rsa.SignData(bytes, HashAlgorithmName.SHA1, RSASignaturePadding.Pkcs1);
                            return Convert.ToBase64String(signatureBytes);
                        }
                    }
                    /// 
            
                    /// 验证RSA签名
                    /// 
                    /// 公钥
                    /// 原始数据
                    /// 签名数据
                    /// 
                    public static bool VerifyData(string publicKey, string data, string signatureData)
                    {
                        using (var rsa = new RSACryptoServiceProvider())
                        {
                            rsa.ImportRSAPublicKey(Convert.FromBase64String(publicKey), out _);
                            var bytes = Encoding.UTF8.GetBytes(data);
                            var signatureBytes = Convert.FromBase64String(signatureData);
                            return rsa.VerifyData(bytes, signatureBytes, HashAlgorithmName.SHA1, RSASignaturePadding.Pkcs1);
                        }
                    }
                }
            }
            

            3.1、加解密测试

            //生成公钥和私钥
            RsaHelper.GenerateKeys(2048, out var privateKey, out var publicKey);
            //加密
            var data = "Hello World!";
            string encryptedData = RsaHelper.Encrypt(publicKey, data);
            //解密
            string decryptedData = RsaHelper.Decrypt(privateKey, encryptedData);
            //签名
            string signatureData = RsaHelper.SignData(privateKey, data);
            //验证签名
            bool isVerify = RsaHelper.VerifyData(publicKey, data, signatureData);
            Console.WriteLine($"公钥：{publicKey} \n");
            Console.WriteLine($"私钥：{privateKey} \n");
            Console.WriteLine($"密文：{encryptedData} \n");
            Console.WriteLine($"解密明文：{decryptedData} \n");
            Console.WriteLine($"签名：{signatureData} \n");
            Console.WriteLine($"验证签名：{isVerify} \n");
            

            三、前端代码实现

            

            

            已打包成资源供各位下载查阅：https://download.csdn.net/download/qq_41970599/87898493