解决DESCryptoServiceProvider加解密时弱密钥异常

DES算法的密钥是8字节，由于其算法的特性所致，有一些密钥是不安全的，比如0xFF0xFF0xFF0xFF0xFF0xFF0xFF0xFF，
用该密钥对数据进行加密与解密运算，得到的结果是一样的，这样的密钥被称为弱密钥。在.NET中我们一般用DESCryptoServiceProvider
来进行DES运算，但是该类会去检测传入的密钥是否为弱密钥，如果是，就直接抛出异常。先看下面的代码：

public static string DESEncode(byte[] str, byte[] key)
         {
                 DESCryptoServiceProvider des = new DESCryptoServiceProvider();
                 des.Mode = CipherMode.ECB;
                 des.Padding = PaddingMode.None;
                 des.Key = key;
                 ICryptoTransform desCrypt = des.CreateEncryptor();
                 byte[] result = desCrypt.TransformFinalBlock(str, 0, str.Length);
                 return BitConverter.ToString(result).Replace("-", "");
         }

上面的代码网上到处能找到，但是如果你传入0xFF0xFF0xFF0xFF0xFF0xFF0xFF0xFF这样的密钥，在des.Key = key;这一行就会抛出
“不能为弱密钥”的异常。这在正常情况下是没问题的，微软为我们考虑的很周到，强制我们不要用安全性低的弱密钥。但是有时需求是万变
的，比如你操作的是一个硬件设备，往它里面写入一个密钥，但是厂家规定了第一次写入时必须用8个0xFF密钥进行加密，后面就用原密钥加密后
写入（银行的金融POS机几乎都是这种模式的），那岂不是就没法用C#来操作了吗？
我之前也是这么认为的，甚至都决定用C写个DES算法（这个网上有现成的），编译成DLL后用C#去调用。后来想到了反射，去绕过弱密钥的检测。
于是我先反编译了DESCryptoServiceProvider.Key这个属性的set方法，看看里面做了什么操作：

 

public override byte[] Key
 {
     set
     {
         if (value == null)
         {
             throw new ArgumentNullException("value");
         }
         if (!base.ValidKeySize(value.Length * 8))
         {
             throw new ArgumentException(Environment.GetResourceString("Cryptography_InvalidKeySize"));
         }
         if (IsWeakKey(value))
         {
             throw new CryptographicException(Environment.GetResourceString("Cryptography_InvalidKey_Weak"), "DES");
         }
         if (IsSemiWeakKey(value))
         {
             throw new CryptographicException(Environment.GetResourceString("Cryptography_InvalidKey_SemiWeak"), "DES");
         }
         base.KeyValue = (byte[]) value.Clone();
         base.KeySizeValue = value.Length * 8;
     }
 }

Key这个属性是DESCryptoServiceProvider的父类DES类的属性。果然，我们在里面发现了检测弱密钥的代码if (IsWeakKey(value))和
if (IsSemiWeakKey(value))，后者是检测半弱密钥的。那么抛除前面的检测语句，真正有作用的只有这两句

base.KeyValue = (byte[]) value.Clone();
base.KeySizeValue = value.Length * 8;

那么，下面的事情就明朗了，用反射去对这两个属性进行赋值

public static string DESEncode(byte[] str, byte[] key)
         {
             DESCryptoServiceProvider des = new DESCryptoServiceProvider();
             des.Mode = CipherMode.ECB;
             des.Padding = PaddingMode.None;
 
             FieldInfo fi = des.GetType().GetField("KeyValue", BindingFlags.Instance | BindingFlags.NonPublic);
             fi.SetValue(des, key);
             fi = des.GetType().GetField("KeySizeValue", BindingFlags.Instance | BindingFlags.NonPublic);
             fi.SetValue(des, key.Length * 8);
 
             ICryptoTransform desCrypt = des.CreateEncryptor();
             byte[] result = desCrypt.TransformFinalBlock(str, 0, str.Length);
             return BitConverter.ToString(result).Replace("-", "");
         }

这时发现des.CreateEncryptor()这句还是抛出弱密钥异常，继续反编译

public virtual ICryptoTransform CreateEncryptor()
 {
    return this.CreateEncryptor(this.Key, this.IV);
 }

public override ICryptoTransform CreateEncryptor(byte[] rgbKey, byte[] rgbIV)
 {
     if (DES.IsWeakKey(rgbKey))
     {
         throw new CryptographicException(Environment.GetResourceString("Cryptography_InvalidKey_Weak"), "DES");
     }
     if (DES.IsSemiWeakKey(rgbKey))
     {
         throw new CryptographicException(Environment.GetResourceString("Cryptography_InvalidKey_SemiWeak"), "DES");
     }
     return this._NewEncryptor(rgbKey, base.ModeValue, rgbIV, base.FeedbackSizeValue, CryptoAPITransformMode.Encrypt);
 }

它里面果然又进行了一次弱密钥判断，最终调用的是_NewEncryptor这个私有方法，于是就要反射去调用它。注意参数里的rgbIV是向量，
feedbackSize不清楚是干嘛的，但是这两个参数在ECB加解密模式下是不需要的，可以随便传。CryptoAPITransformMode这个枚举是internal的,
一样要用反射去得到。最终的代码如下：

public static string DESEncode(byte[] str, byte[] key)
         {
             DESCryptoServiceProvider des = new DESCryptoServiceProvider();
             des.Padding = PaddingMode.None;
 
             Type t = Type.GetType("System.Security.Cryptography.CryptoAPITransformMode");
             object obj = t.GetField("Encrypt", BindingFlags.Instance | BindingFlags.Static | BindingFlags.Public | BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.DeclaredOnly).GetValue(t);
 
             MethodInfo mi = des.GetType().GetMethod("_NewEncryptor", BindingFlags.Instance | BindingFlags.NonPublic);
             ICryptoTransform desCrypt = (ICryptoTransform)mi.Invoke(des, new object[] { key, CipherMode.ECB, null, 0, obj });
 
             byte[] result = desCrypt.TransformFinalBlock(str, 0, str.Length);
             return BitConverter.ToString(result).Replace("-", "");
         }

以上是DES的加密代码，DES的解密、3DES的加解密与之类似，就不一一写了。