程序員之網絡安全系列（三）：數據加密之對稱加密算法

系列目錄:

• 程序員之網絡安全系列（一）：爲何要關注網絡安全？
• 程序員之網絡安全系列（二）：如何安全保存用戶密碼及哈希算法
• 程序員之網絡安全系列（三）：數據加密之對稱加密算法
• 程序員之網絡安全系列（四）：數據加密之非對稱祕鑰
• 程序員之網絡安全系列（五）：數字證書以及12306的證書問題
• 程序員之網絡安全系列（六）：動態密碼

前文回顧

假如，明明和麗麗相互不認識，明明想給麗麗寫一封情書，讓隔壁老王送去

1. 如何保證隔壁老王不能看到情書內容？（保密性)
2. 如何保證隔壁老王不修改情書的內容？（完整性)
3. 如何保證隔壁老王不冒充明明？（身份認證)
4. 如何保證實明不可否認情書是本身寫的？（來源的不能否認)

上一節，咱們使用了Hash算法保證了情書的完整性，也就是確保「隔壁王叔叔」沒有修改明明的情書，那麼這一節咱們來看看如何保證「隔壁王叔叔」不能看到情書的內容，也就是保密性。

數據加密

要想不讓別人看到數據，那麼咱們就們就須要對數據加密。

加密技術 是最經常使用的安全保密手段，利用技術手段把重要的數據變爲亂碼（加密）傳送，到達目的地後再用相同或不一樣的手段還原（解密）。
加密包括兩個元素：算法和密鑰。一個加密算法是將普通的文本（或者能夠理解的信息）與一竄數字（密鑰）的結合，產生不可理解的密文的步驟，密鑰是用來對數據進行編碼和解碼的一種算法。

舉個例子：

假設咱們要對LOVE加密，咱們能夠先定義字母的順序ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ，而後咱們讓每一個字母向後移動兩位，那麼LOVE就變爲了NQXG

L------>N
O------>Q
V------>X
E------>
LOVE--->NQXG

我想這就是最簡單的加密方式。

密鑰加密技術的密碼體制分爲對稱密鑰體制和非對稱密鑰體制兩種。

對數據加密的技術分爲兩類，即對稱加密（私人密鑰加密）和非對稱加密（公開密鑰加密）。對稱加密以數據加密標準（DES，Data Encryption Standard）算法爲典型表明，非對稱加密一般以RSA（Rivest Shamir Ad1eman）算法爲表明。對稱加密的加密密鑰和解密密鑰相同，而非對稱加密的加密密鑰和解密密鑰不一樣，加密密鑰能夠公開而解密密鑰須要保密。

對稱加密

對稱加密採用了對稱密碼編碼技術，它的特色是文件加密和解密使用相同的密鑰，即加密密鑰也能夠用做解密密鑰。
好比，咱們給WORD文檔設置密碼1234, 那麼其餘人想要打開文檔也必須輸入1234才能打開。

經常使用加密算法:

• DES（Data Encryption Standard）：數據加密標準，速度較快，適用於加密大量數據的場合。
• 3DES（Triple DES）：是基於DES，對一塊數據用三個不一樣的密鑰進行三次加密，強度更高。
• AES（Advanced Encryption Standard）：高級加密標準，是下一代的加密算法標準，速度快，安全級別高；
• RC4，也是爲 RSA Data Security, Inc. 開發的密碼系統的商標名稱。

傳統的DES因爲只有56位的密鑰，從1997年開始，RSA公司發起了一個稱做「向DES挑戰」的競技賽。在首屆挑戰賽上，羅克·維瑟用了96天時間破解了用DES加密的一段信息。1999年12月22日，RSA公司發起「第三屆DES挑戰賽（DES Challenge III）」。2000年1月19日，由電子邊疆基金會組織研製的25萬美圓的DES解密機以22.5小時的戰績，成功地破解了 DES加密算法。DES已逐漸完成了它的歷史使命。

高級加密標準（英語：Advanced Encryption Standard，縮寫：AES），在密碼學中又稱Rijndael加密法，是美國聯邦政府採用的一種區塊加密標準。這個標準用來替代原先的DES，已經被多方分析且廣爲全世界所使用。通過五年的甄選流程，高級加密標準由美國國家標準與技術研究院（NIST）於2001年11月26日發佈於FIPS PUB 197，並在2002年5月26日成爲有效的標準。2006年，高級加密標準已然成爲對稱密鑰加密中最流行的算法之一。

對稱加密算法的優勢：

• 算法公開
• 計算量小
• 加密速度快，加密效率高

對稱加密算法的缺點

• 加解密雙方須要使用相同的祕鑰
• 祕鑰管理很不方便，若是用戶不少，那麼祕鑰的管理成幾何性增加
• 任何一方祕鑰泄露，數據都不安全了

最後

經過本節，咱們知道當明明給麗麗情書時，能夠用DES或者AES對數據進行加密，即便「隔壁王叔叔」拿到信件也看不懂內容，同時使用上一節的Hash算法保證了情書的內容完整，可是這就須要明明和麗麗提早設置一個祕鑰。

代碼示例

下面的代碼輸出以下結果

I Love You, Li Li
    Encrypeted: 0t9glwGMmwtGs8B4QCotyZkKf091WElCwG659QiVVw0=
    Decrypeted: I Love You, Li Li

.NET 源碼：

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

    namespace AES
    {
        class MainClass
        {
            public static void Main (string[] args)
            {
                string password = "Don't believe wang shu shu";
                string orginTextToSent = "I Love You, Li Li";
                Console.WriteLine (orginTextToSent);

                string encryptedText=EncryptText(orginTextToSent, password);

                Console.WriteLine ("Encrypeted: " + encryptedText);

                string DecryptedText = DecryptText (encryptedText, password);
                Console.WriteLine ("Decrypeted: " + DecryptedText);

            }



            public static byte[] AES_Encrypt(byte[] bytesToBeEncrypted, byte[] passwordBytes)
            {
                byte[] encryptedBytes = null;

                // Set your salt here, change it to meet your flavor:
                // The salt bytes must be at least 8 bytes.
                byte[] saltBytes = new byte[] { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 };

                using (MemoryStream ms = new MemoryStream())
                {
                    using (RijndaelManaged AES = new RijndaelManaged())
                    {
                        AES.KeySize = 256;
                        AES.BlockSize = 128;

                        var key = new Rfc2898DeriveBytes(passwordBytes, saltBytes, 1000);
                        AES.Key = key.GetBytes(AES.KeySize / 8);
                        AES.IV = key.GetBytes(AES.BlockSize / 8);

                        AES.Mode = CipherMode.CBC;

                        using (var cs = new CryptoStream(ms, AES.CreateEncryptor(), CryptoStreamMode.Write))
                        {
                            cs.Write(bytesToBeEncrypted, 0, bytesToBeEncrypted.Length);
                            cs.Close();
                        }
                        encryptedBytes = ms.ToArray();
                    }
                }

                return encryptedBytes;
            }

            public static byte[] AES_Decrypt(byte[] bytesToBeDecrypted, byte[] passwordBytes)
            {
                byte[] decryptedBytes = null;

                // Set your salt here, change it to meet your flavor:
                // The salt bytes must be at least 8 bytes.
                byte[] saltBytes = new byte[] { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 };

                using (MemoryStream ms = new MemoryStream())
                {
                    using (RijndaelManaged AES = new RijndaelManaged())
                    {
                        AES.KeySize = 256;
                        AES.BlockSize = 128;

                        var key = new Rfc2898DeriveBytes(passwordBytes, saltBytes, 1000);
                        AES.Key = key.GetBytes(AES.KeySize / 8);
                        AES.IV = key.GetBytes(AES.BlockSize / 8);

                        AES.Mode = CipherMode.CBC;

                        using (var cs = new CryptoStream(ms, AES.CreateDecryptor(), CryptoStreamMode.Write))
                        {
                            cs.Write(bytesToBeDecrypted, 0, bytesToBeDecrypted.Length);
                            cs.Close();
                        }
                        decryptedBytes = ms.ToArray();
                    }
                }

                return decryptedBytes;
            }


            public static string EncryptText(string input, string password)
            {
                // Get the bytes of the string
                byte[] bytesToBeEncrypted = Encoding.UTF8.GetBytes(input);
                byte[] passwordBytes = Encoding.UTF8.GetBytes(password);

                // Hash the password with SHA256
                passwordBytes = SHA256.Create().ComputeHash(passwordBytes);

                byte[] bytesEncrypted = AES_Encrypt(bytesToBeEncrypted, passwordBytes);

                string result = Convert.ToBase64String(bytesEncrypted);

                return result;
            }

            public static string DecryptText(string input, string password)
            {
                // Get the bytes of the string
                byte[] bytesToBeDecrypted = Convert.FromBase64String(input);
                byte[] passwordBytes = Encoding.UTF8.GetBytes(password);
                passwordBytes = SHA256.Create().ComputeHash(passwordBytes);

                byte[] bytesDecrypted = AES_Decrypt(bytesToBeDecrypted, passwordBytes);

                string result = Encoding.UTF8.GetString(bytesDecrypted);

                return result;
            }

        }
    }