探讨.NETCore数据加密和解密问题-创新互联
前言
一直困扰着我关于数据加密这一块,24号晚上用了接近3个小时去完成一项任务,本以为立马能解决,但是为了保证数据的安全性,我们开始去对数据进行加密,然后接下来3个小时专门去研究加密这一块,然而用着用着却发现了一点问题,于是下班回来到写这篇博客到深夜才正式解决,请往下看。
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由于数据需要获取出来并显示于是只能使用对称加密,关于加密这一块网上对于.NET Framework的实现数不胜数,好像对于.NET Core这一块比较少,于是就开始进行研究。这个时候就利用DES或者Triple DES也称作3DES,全名为Triple Data Encryption Algorithm (TDEA or Triple DEA),也就是对称密码块密码,3DES对数据的每个数据块利用算法进行3次加密,最初开始设计该算法时,位数只有56位也就是7个字节,设计者认为已经足够用,但是随着计算机的高速发展,暴露破解已经使得该算法呈现的问题日益突出,而3DES算法的出现提供了一种比较简单的方法来增加密钥的大小从而防止***,而不是重新设计一套全新的分组密码算法。
3DES加密算法命名
定义算法最早期的标准被放在ANS X9.52中并在1998年发布并将其描述为三重数据加密算法(简称TDEA),在ANSI X3.92中定义了该算法的三个操作但是并没有使用DES或者3DES,直到1999年发布的FIPS PUB 46-3在正式命名三重数据加密算法,大概在2004到2005的样子才正式引入三重数据加密算法,之前一直以TDEA存在着,也就是说TDEA就是3DES,但是没有使用3DES作为标准术语。
3DES算法逻辑
三重数据加密算法使用包括密钥K1,密钥K2和密钥约束K3,每一个包含56位不包含奇偶校验,算法实现公式如下:
ciphertext = EK3(DK2(EK1(plaintext)))
即
密文 = EK3(DK2(EK1(平文)))
用K1对数据进行加密,用K2对数据进行解密,用K3对数据再加密。
解密公式为如下:
plaintext = DK1(EK2(DK3(ciphertext)))
即
平文 = DK1(EK2(DK3(密文)))
用K3j对数据进行解密,用K2对数据进行加密,用K1对数据进行加密。每次加密都处理64位数据并形成一块。
3DES加密选项
定义了三种密钥选项。
(1)三个密钥相互独立。
(2)K1和K2密钥独立,但K1 = K3。
(3)三个密钥相等。
密钥选项1的强度最高,拥有3 x 56 = 168个独立的密钥位。
密钥选项2的安全性稍低,拥有2 x 56 = 112个独立的密钥位。该选项比简单的应用DES两次的强度较高,即使用K1和K2,因为它可以防御中途相遇***。
密钥选项3等同与DES,只有56个密钥位。这个选项提供了与DES的兼容性,因为第1和第2次DES操作相互抵消了。该选项不再为国家标准科技协会(NIST)所推荐,亦不为ISO/IEC 18033-3所支持。
利用3DES在.NET Framework中实现加密和解密
我们看下在.NET Framework中对于3DES的具体实现,如下:
DesEncrypt( input, [] inputArray == ====[] resultArray = cTransform.TransformFinalBlock(inputArray, Convert.ToBase64String(resultArray, DesDecrypt( input, [] inputArray == ====[] resultArray = cTransform.TransformFinalBlock(inputArray,
我们给出一个16位的加密密钥,然后对相应数据进行加密和解密
var name = "Jeffcky"; var encryptStr = DesEncrypt(name, "sblw-3hn8-sqoy19"); Console.WriteLine(name); var decryptStr = DesDecrypt(encryptStr, "sblw-3hn8-sqoy19"); Console.WriteLine(decryptStr);
我们定义密钥为16个字节,即此时应该是有两个密钥,但是此时密钥却不同,所以猜测内部实现的3DES密码选项中的第二项,因为密钥3和密钥1相等,既然没出错,内部应该会去拿密钥1中的位数作为密钥3的位数。接下里我们再来看在.NET Core中的情况。
利用3DES在.NET Core实现加密和解密
由于在.NET Core中不存在 TripleDESCryptoServiceProvider 取而代之的是 TripleDES ,所以此时我们的代码需要稍作修改,如下:
public static string DesEncrypt(string input, string key) { byte[] inputArray = Encoding.UTF8.GetBytes(input); var tripleDES = TripleDES.Create(); var byteKey = Encoding.UTF8.GetBytes(key); tripleDES.Key = byteKey; tripleDES.Mode = CipherMode.ECB; tripleDES.Padding = PaddingMode.PKCS7; ICryptoTransform cTransform = tripleDES.CreateEncryptor(); byte[] resultArray = cTransform.TransformFinalBlock(inputArray, 0, inputArray.Length); return Convert.ToBase64String(resultArray, 0, resultArray.Length); } public static string DesDecrypt(string input, string key) { byte[] inputArray = Convert.FromBase64String(input); var tripleDES = TripleDES.Create(); var byteKey = Encoding.UTF8.GetBytes(key); tripleDES.Key = byteKey; tripleDES.Mode = CipherMode.ECB; tripleDES.Padding = PaddingMode.PKCS7; ICryptoTransform cTransform = tripleDES.CreateDecryptor(); byte[] resultArray = cTransform.TransformFinalBlock(inputArray, 0, inputArray.Length); return Encoding.UTF8.GetString(resultArray); }
接着进行调用:
var name = "Jeffcky"; var encryptStr = DesEncrypt(name, "sblw-3hn8-sqoy19"); Console.WriteLine(name); var decryptStr = DesDecrypt(encryptStr, "sblw-3hn8-sqoy19"); Console.WriteLine(decryptStr);
结果出错了详细信息如下:
System.Security.Cryptography.CryptographicException:“Specified key is not a valid size for this algorithm.”
由上说明我们给出密钥的大小对于3DES对称加密算法时无效的,为何呢,在.NET Framework是好使的呀,当我们调试时将鼠标放在3DES中密钥时你会发现它实际需要的字节为24个字节,而我们只提供了16个字节,如下:
所以到这里我们应该知道问题出在什么地方了,根据我们对3DES的介绍内部实现的选项应该是密钥选项2,将密钥1和密钥2独立开来,而密钥3和密钥相同,在.NET Framework中我们只要两个密钥即可,因为第三个密钥和第一个相同,既然没出错肯定是内部重用了密钥1,但是在.NET Core需要我们给出24个字节,说明即使密钥1和密钥3相同也要我们提供密钥的字节,所以我们只要将密钥1中的八个字节拷贝到密钥3中,这样就有了24个字节,实现如下:
public static string DesEncrypt(string input, string key) { byte[] inputArray = Encoding.UTF8.GetBytes(input); var tripleDES = TripleDES.Create(); var byteKey = Encoding.UTF8.GetBytes(key); byte[] allKey = new byte[24]; Buffer.BlockCopy(byteKey, 0, allKey, 0, 16); Buffer.BlockCopy(byteKey, 0, allKey, 16, 8); tripleDES.Key = allKey; tripleDES.Mode = CipherMode.ECB; tripleDES.Padding = PaddingMode.PKCS7; ICryptoTransform cTransform = tripleDES.CreateEncryptor(); byte[] resultArray = cTransform.TransformFinalBlock(inputArray, 0, inputArray.Length); return Convert.ToBase64String(resultArray, 0, resultArray.Length); } public static string DesDecrypt(string input, string key) { byte[] inputArray = Convert.FromBase64String(input); var tripleDES = TripleDES.Create(); var byteKey = Encoding.UTF8.GetBytes(key); byte[] allKey = new byte[24]; Buffer.BlockCopy(byteKey, 0, allKey, 0, 16); Buffer.BlockCopy(byteKey, 0, allKey, 16, 8); tripleDES.Key = allKey; tripleDES.Mode = CipherMode.ECB; tripleDES.Padding = PaddingMode.PKCS7; ICryptoTransform cTransform = tripleDES.CreateDecryptor(); byte[] resultArray = cTransform.TransformFinalBlock(inputArray, 0, inputArray.Length); return Encoding.UTF8.GetString(resultArray); }
此时我们再来看下打印结果:
var name = "Jeffcky"; Console.WriteLine($"加密字符串为{name}"); var encryptStr = DesEncrypt(name, "sblw-3hn8-sqoy19"); Console.WriteLine($"加密后结果为:{encryptStr}"); var decryptStr = DesDecrypt(encryptStr, "sblw-3hn8-sqoy19"); Console.WriteLine($"解密后字符串为{decryptStr}");
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本文名称:探讨.NETCore数据加密和解密问题-创新互联
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