最通俗易懂的RSA加密解密指導

前言

RSA加密演算法是一種非對稱加密演算法，簡單來說，就是加密時使用一個鑰匙，解密時使用另一個鑰匙。

因為加密的鑰匙是公開的，所又稱公鑰，解密的鑰匙是不公開的，所以稱為私鑰。

密鑰

關於RSA加密有很多文章，但幾乎都只介紹了RSACryptoServiceProvider類的使用方法，如果只是走走看看，是沒問題的，但真的想使用時，就會發現，你沒有密鑰字元串。。。

下麵我們從獲取密鑰字元串開始逐步學習加密。

密鑰字元串

每個安裝過VisualStudio的電腦都可以找到一個文件—makecert.exe。

我電腦的makecert.exe地址：C:\Program Files (x86)\Microsoft SDKs\Windows\v7.0A\Bin\makecert.exe

makecert.exe是用來生成證書的程式，我們可以借用該程式來獲取密鑰字元串。

編寫生成證書的CreateCertWithPrivateKey函數，代碼如下：

 public static bool CreateCertWithPrivateKey(string subjectName, string makecertPath)
 {
     subjectName = "CN=" + subjectName;
     string param = " -pe -ss my -n \"" + subjectName + "\" ";
     try
     {
         Process p = Process.Start(makecertPath, param);
         p.WaitForExit();
         p.Close();
     }
     catch (Exception e)
     { 
         return false;
     }
     return true;
 }

調用證書生成函數，代碼如下：

string keyName = "Kiba518.Licence";//證書的KEY 
var ret = DataCertificate.CreateCertWithPrivateKey(keyName, @"C:\Program Files (x86)\Microsoft SDKs\Windows\v7.0A\Bin\makecert.exe");

剛剛生成的證書還存儲在WINDOWS的證書存儲區，現在我們通過證書的Key在證書存儲區查找到證書，並將其到出（導出時需要指定密碼），導出函數代碼如下：

public static bool ExportToPfxFile(string subjectName, string pfxFileName,
    string password, bool isDelFromStore)
{
    subjectName = "CN=" + subjectName;
    X509Store store = new X509Store(StoreName.My, StoreLocation.CurrentUser);
    store.Open(OpenFlags.ReadWrite);
    X509Certificate2Collection storecollection = (X509Certificate2Collection)store.Certificates;
    foreach (X509Certificate2 x509 in storecollection)
    {
        if (x509.Subject == subjectName)
        { 
            byte[] pfxByte = x509.Export(X509ContentType.Pfx, password);
            using (FileStream fileStream = new FileStream(pfxFileName, FileMode.Create))
            {
                // Write the data to the file, byte by byte. 
                for (int i = 0; i < pfxByte.Length; i++)
                    fileStream.WriteByte(pfxByte[i]);
                // Set the stream position to the beginning of the file. 
                fileStream.Seek(0, SeekOrigin.Begin);
                // Read and verify the data. 
                for (int i = 0; i < fileStream.Length; i++)
                {
                    if (pfxByte[i] != fileStream.ReadByte())
                    { 
                        fileStream.Close();
                        return false;
                    }
                }
                fileStream.Close();
            }
            if (isDelFromStore == true)
                store.Remove(x509);
        }
    }
    store.Close();
    store = null;
    storecollection = null;
    return true;
}

調用導出函數，代碼如下：

DataCertificate.ExportToPfxFile(keyName, "Kiba518.pfx", "123456", true);

運行完導出函數後，我們打開Debug文件夾，可以看到證書已經被成功導出了，如下圖：

證書導出後，我們就可以通過讀取證書的信息，來獲取到公鑰和私鑰了。

X509Certificate2 x509 = X509Certificate2("Kiba518.pfx", "123456", X509KeyStorageFlags.Exportable);
string publickey = x509.PublicKey.Key.ToXmlString(false);//公鑰獲取
string privatekey = x509.PrivateKey.ToXmlString(true);//私鑰獲取

公鑰私鑰如下圖所示：

加密解密

得到密鑰字元串後，我們創建RSA的加密解密函數，代碼如下：

//加密
public static string RSADecrypt(string xmlPrivateKey, string enptStr)
{
    RSACryptoServiceProvider provider = new RSACryptoServiceProvider();
    provider.FromXmlString(xmlPrivateKey);
    byte[] rgb = Convert.FromBase64String(enptStr);
    byte[] bytes = provider.Decrypt(rgb, RSAEncryptionPadding.OaepSHA1);
    return new UnicodeEncoding().GetString(bytes);
}
//解密
public static string RSAEncrypt(string xmlPublicKey, string enptStr)
{
    RSACryptoServiceProvider provider = new RSACryptoServiceProvider();
    provider.FromXmlString(xmlPublicKey);
    byte[] bytes = new UnicodeEncoding().GetBytes(enptStr);
    return Convert.ToBase64String(provider.Encrypt(bytes, RSAEncryptionPadding.OaepSHA1));
}

然後我們測試一下加密解密，測試函數如下。

public static void RsaTest()
{
    string myname = "my name is Kiba518!";
    Console.WriteLine($"內容：{myname}");
    string enStr = RSAEncrypt(publicKey, myname);
    Console.WriteLine($"加密字元串：{enStr}");
    string deStr = RSADecrypt(privateKey, enStr);
    Console.WriteLine($"解密字元串：{enStr}");
}

運行結果，加密解密成功，如下圖所示：

長字元分段加密

Rsa加密有位元組數限制，即待加密的字元串太長，系統就會拋出異常：【System.Security.Cryptography.CryptographicException:“不正確的長度】

Rsa加密具體限制內容如下：

待加密的位元組數不能超過密鑰的長度值除以 8 再減去 11（即：RSACryptoServiceProvider.KeySize / 8 - 11），而加密後得到密文的位元組數，正好是密鑰的長度值除以 8（即：RSACryptoServiceProvider.KeySize / 8）。

分段加密

為解決長字元加密的異常，我們採取分段加密的方法進行字元串加密，代碼如下：

//加密
public static String SubRSAEncrypt(string xmlPublicKey, string enptStr)
{ 
    RSACryptoServiceProvider provider = new RSACryptoServiceProvider();
    provider.FromXmlString(xmlPublicKey);
    Byte[] bytes = Encoder.GetBytes(enptStr);
    int MaxBlockSize = provider.KeySize / 8 - 11;    //加密塊最大長度限制
​
    if (bytes.Length <= MaxBlockSize)
        return Convert.ToBase64String(provider.Encrypt(bytes, false));
​
    using (MemoryStream PlaiStream = new MemoryStream(bytes))
    using (MemoryStream CrypStream = new MemoryStream())
    {
        Byte[] Buffer = new Byte[MaxBlockSize];
        int BlockSize = PlaiStream.Read(Buffer, 0, MaxBlockSize);
​
        while (BlockSize > 0)
        {
            Byte[] ToEncrypt = new Byte[BlockSize];
            Array.Copy(Buffer, 0, ToEncrypt, 0, BlockSize);
​
            Byte[] Cryptograph = provider.Encrypt(ToEncrypt, false);
            CrypStream.Write(Cryptograph, 0, Cryptograph.Length);
​
            BlockSize = PlaiStream.Read(Buffer, 0, MaxBlockSize);
        }
​
        return Convert.ToBase64String(CrypStream.ToArray(), Base64FormattingOptions.None);
    } 
}
//解密
public static String SubRSADecrypt(string xmlPublicKey, string enptStr)
{ 
    RSACryptoServiceProvider provider = new RSACryptoServiceProvider();
    provider.FromXmlString(xmlPublicKey);
    Byte[] bytes = Convert.FromBase64String(enptStr);
    int MaxBlockSize = provider.KeySize / 8;    //解密塊最大長度限制
​
    if (bytes.Length <= MaxBlockSize)
        return Encoder.GetString(provider.Decrypt(bytes, false));
​
    using (MemoryStream CrypStream = new MemoryStream(bytes))
    using (MemoryStream PlaiStream = new MemoryStream())
    {
        Byte[] Buffer = new Byte[MaxBlockSize];
        int BlockSize = CrypStream.Read(Buffer, 0, MaxBlockSize);
​
        while (BlockSize > 0)
        {
            Byte[] ToDecrypt = new Byte[BlockSize];
            Array.Copy(Buffer, 0, ToDecrypt, 0, BlockSize); 
            Byte[] Plaintext = provider.Decrypt(ToDecrypt, false);
            PlaiStream.Write(Plaintext, 0, Plaintext.Length); 
            BlockSize = CrypStream.Read(Buffer, 0, MaxBlockSize);
        } 
        return Encoder.GetString(PlaiStream.ToArray());
    }
}  

編寫分段加密測試函數如下：

public static void SubRsaTest()
{
    string myname = "my name is Kiba518!my name is Kiba518!my name is Kiba518!my name is Kiba518!my name is Kiba518!my name is Kiba518!my name is Kiba518!";
    Console.WriteLine($"內容：{myname}");
    string enStr = SubRSAEncrypt(publicKey, myname);
    Console.WriteLine($"加密字元串：{enStr}");
    string deStr = SubRSADecrypt(privateKey, enStr);
    Console.WriteLine($"解密字元串：{deStr}");
}

運行結果，加密解密成功，如下圖：

關於證書

文中創建的證書—Kiba518.pfx，就是https所使用的證書，換言之，https的證書就是個Rsa加密解密文件。

當然正式的可以在互聯網中被各大網站認可的證書，是需要權威機構認證的，這個機構叫做CA，這個機構頒發的證書是.crt尾碼名；而我們的pfx尾碼名的證書，學名叫做個人信息交換證書。

其實它們沒有什麼區別，就是套的殼子不一樣，crt證書的殼子里多一些屬性，比如認證機構，有效期等等。但兩個證書的核心內容是一樣的，都是Rsa加密解密文件。

下麵我們簡單瞭解下證書的導入。

導入證書

在運行視窗（window+r）輸入mmc打開microsoft管理控制台。

然後操作文件 -> 添加/刪除管理單元，選擇可用的管理單元中的證書點擊添加。

添加完管理單元，在右側控制台根節點會增加一個證書的根節點，如下圖：

然後，我們展開節點，找到【個人—證書】節點，然後【右鍵—所有任務—導入】。

然後按嚮導提示導入證書。

需要註意的是瀏覽導入證書的對話框，預設導入的是crt類型，我們需要點擊下拉菜單，選擇人信息交換選項，如下圖。

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到此Rsa加密解密的基本使用已經介紹完了。

代碼已經傳到Github上了，歡迎大家下載。

Github地址：https://github.com/kiba518/RsaDemo

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https://www.cnblogs.com/kiba/p/13141981.html