编写高质量代码改善C#程序的157个建议——建议116：避免用非对称算法加密文件

建议116：避免用非对称算法加密文件

MD5值或者说HASH值是一种不可逆的算法。如果需要从密文还原成明文，那么就需要对称和非对称这两类可逆算法了。

对称算法示意图：

在对称算法中，首先需要发送方和接收方协定一个密钥K。K可以是一个密钥对，但必须是加密密钥和解密密钥之间能相互推算出来的。在最简单也是最常用的对称算法中，加密和解密共享一个密钥。在上图，为了简单起见，使用的就是一个密钥。密钥K为了防止被第三方获取，可以通过一个秘密通道由发送方传送给接收方。当然，这个秘密通道可以有任何形式，如果觉得有必要，你甚至可以通过邮政寄送一封信函告诉对方密钥是什么。

在对称密钥中，明文通过对称加密变成密文，然后在公共通道中传输。这个时候，即便第三方获取了数据，由于他们没有密钥，也是解密不了密文的。

非对称加密示意图：

在非对称算法中，首先应该有一个密钥对，这个密钥对含有两部分内容，分别称作公钥（PK）和私钥（SK），公钥通常用来加密，私钥则用来解密。在对称算法中，也可以有两个密钥（即加密密钥和解密密钥）。但是，对称算法中的加密密钥和解密密钥可以相互转换，而在非对称算法中，则不能通过公钥推算出私钥。所以，我们完全可以将公钥公开到任何地方。如上图，发送者用接收方公开的公钥PK进行加密。接收方收到密文后，在用与公钥对应的私钥SK进行解密。同样，密文可以被截获，但是由于截获者只有公钥，没有私钥，因此仍然不能解密。

对称算法和非对称算法各有优缺点。非对称算法的突出优点是用于解密的密钥（私钥）永远不需要传递给对方。但是，它的缺点也很突出：非对称算法复杂，导致加密、解密速度慢，因此只适用于数据量小的场合。而对称加密加密、解密的的优点是效率高，系统开销小，适合进行大数据量的加密、解密。如果文件较大，那么最适合的加密方式就是对称加密。对称加密示例：

    class Program
    {
        static void Main()
        {
            EncryptFile(@"c:\temp.txt", @"c:\tempcm.txt", "");
            Console.WriteLine("加密成功！");
            DecryptFile(@"c:\tempcm.txt", @"c:\tempm.txt", "");
            Console.WriteLine("解密成功！");
        }

        //缓冲区大小
        static int bufferSize =  * ;
        //密钥salt
        static byte[] salt = { , , , , , , , , , , , , , , ,  };
        //初始化向量
        static byte[] iv = { , , , , , , , , , , , , , , ,  };

        //初始化并返回对称加密算法
        static SymmetricAlgorithm CreateRijndael(string password, byte[] salt)
        {
            PasswordDeriveBytes pdb = new PasswordDeriveBytes(password, salt, "SHA256", );
            SymmetricAlgorithm sma = Rijndael.Create();
            sma.KeySize = ;
            sma.Key = pdb.GetBytes();
            sma.Padding = PaddingMode.PKCS7;
            return sma;
        }

        static void EncryptFile(string inFile, string outFile, string password)
        {
            using (FileStream inFileStream = File.OpenRead(inFile), outFileStream = File.Open(outFile, FileMode.OpenOrCreate))
            using (SymmetricAlgorithm algorithm = CreateRijndael(password, salt))
            {
                algorithm.IV = iv;
                using (CryptoStream cryptoStream = new CryptoStream(outFileStream, algorithm.CreateEncryptor(), CryptoStreamMode.Write))
                {
                    byte[] bytes = new byte[bufferSize];
                    int readSize = -;
                    while ((readSize = inFileStream.Read(bytes, , bytes.Length)) != )
                    {
                        cryptoStream.Write(bytes, , readSize);
                    }
                    cryptoStream.Flush();
                }
            }
        }

        static void DecryptFile(string inFile, string outFile, string password)
        {
            using (FileStream inFileStream = File.OpenRead(inFile), outFileStream = File.OpenWrite(outFile))
            using (SymmetricAlgorithm algorithm = CreateRijndael(password, salt))
            {
                algorithm.IV = iv;
                using (CryptoStream cryptoStream = new CryptoStream(inFileStream, algorithm.CreateDecryptor(), CryptoStreamMode.Read))
                {
                    byte[] bytes = new byte[bufferSize];
                    int readSize = -;
                    int numReads = (int)(inFileStream.Length / bufferSize);
                    int slack = (int)(inFileStream.Length % bufferSize);
                    for (int i = ; i < numReads; ++i)
                    {
                        readSize = cryptoStream.Read(bytes, , bytes.Length);
                        outFileStream.Write(bytes, , readSize);
                    }
                    if (slack > )
                    {
                        readSize = cryptoStream.Read(bytes, , (int)slack);
                        outFileStream.Write(bytes, , readSize);
                    }
                    outFileStream.Flush();
                }
            }
        }

    }

注意 密钥salt在加密算法中主要是用来防止“字典攻击”的。字典攻击也是一种穷举的暴力破解法。字典中会假设有一定数量的密码值，攻击者会尝试用这些密码来解密密文。salt是在密钥导出之前在密码末尾引入的随机字节，它使这类攻击变得非常困难。

初始化向量iv在加密算法中起到的作用也是增强破解难度的作用。在加密过程中，如果遇到相同的数据块，其加密的结果也一致，那么相对就会容易破解。加密算法在加密数据块的时候，往往会同时使用密码和上一个数据块的加密结果。因为要加密的第一个数据块显然不存在上一个数据块，所以这个初始化向量就是被设计用来当做初始数据块的加密结果的。

我们在实际中，应该始终考虑使用对称加密的方式进行文件的加密工作。当然，如果文件加密要传给网络中的其他接受者，而接受者始终要对文件进行解密，也就是说密钥也需要传送给接受者，这个时候，非对称加密就可以派上用场了，它可以用于字符串的加密解密及安全传输场景。

转自：《编写高质量代码改善C#程序的157个建议》陆敏技