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如何使用 Visual C# 加密和解密文件

2007-10-21 13:47  Valens  阅读(897)  评论(0)  编辑  收藏  举报
    本文介绍如何使用 Microsoft .NET Framework 提供的加密类对文本文件进行加密以使其处于不可读状态，然后再对该信息进行解密，以恢复到原来的格式。

    本文引用下面的 Microsoft .NET Framework 类库命名空间：
• System.IO
• System.Security
• System.Security.Cryptography

注意：本文不适用于 Microsoft .NET Framework 2.0。????

加密和解密

Microsoft .NET Framework 中的 System.Security.Cryptographic 命名空间提供了多种帮助您加密和解密的工具。CryptoStream 类就是所提供的诸多类中的一个。CryptoStream 类设计用于在内容以流的形式输出到文件时加密和解密内容。

加密文件

要加密文件，请按照下列步骤操作：
1. 启动 Visual Studio 2005 或 Visual Studio .NET。
2. 单击“项目”下的“Visual C#”，然后单击“模板”下的“控制台应用程序”。Visual C# .NET 为您创建一个静态类，以及一个空的 Main() 过程。
3. 对以下命名空间使用 using 语句（如以下示例代码中所示）：
• System
• System.Security
• System.Security.Cryptography
• System.Text
• System.IO
这样，在后面的代码中就不必从这些命名空间中限定声明了。这些语句必须位于任何其他声明之前。

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

4. 生成密钥以加密和解密数据。DESCryptoServiceProvider 基于一种对称加密算法。对称加密需要密钥和初始化矢量 (IV) 来加密数据。要解密该数据，您必须拥有此同一密钥和 IV。您还必须使用相同的加密算法。您可以使用下列方法之一生成密钥：
• 方法 1 您可以提示用户输入密码。然后，将此密码用作密钥和 IV。
• 方法 2 当您创建对称加密类的新实例时，将为会话自动创建一个新的密钥和 IV。使用由受管理的对称加密类生成的密钥和 IV 来加密和解密文件。

有关如何生成和分发密钥的更多信息，请参见 Microsoft .NET Framework SDK 文档，或访问以下 Microsoft Developer Network (MSDN) 网站：
生成加密密钥和解密密钥
http://msdn.microsoft.com/library/default.asp?url=/library/zh-cn/cpguide/html/cpcongeneratingkeysforencryptiondecryption.asp

5. 添加以下函数为会话生成一个新的密钥（按照步骤 4 的方法 2 中的说明)：
//  Call this function to remove the key from memory after use for security.
[System.Runtime.InteropServices.DllImport("KERNEL32.DLL", EntryPoint="RtlZeroMemory")]
public static extern bool ZeroMemory(ref string Destination, int Length);
        
// Function to Generate a 64 bits Key.
static string GenerateKey() 
{
    // Create an instance of Symetric Algorithm. Key and IV is generated automatically.
    DESCryptoServiceProvider desCrypto =(DESCryptoServiceProvider)DESCryptoServiceProvider.Create();

    // Use the Automatically generated key for Encryption. 
    return ASCIIEncoding.ASCII.GetString(desCrypto.Key);
}

6. 在您的类中创建一个命名为 EncryptFile 的方法。EncryptFile 类必须具有以下 3 个参数：
• sInputFilename
• sOutputFilename
• sKey（用于加密和解密文件的密钥。）
static void EncryptFile(string sInputFilename,
        string sOutputFilename,
        string sKey)

7. 在 EncryptFile 过程中，创建一个输入 FileStream 对象和一个输出 FileStream 对象。这些对象可以从目标文件中读取和向其中写入。
FileStream fsInput = new FileStream(sInputFilename, 
                FileMode.Open, 
                FileAccess.Read);

FileStream fsEncrypted = new FileStream(sOutputFilename, 
                FileMode.Create, 
                FileAccess.Write);

8. 声明一个 DESCryptoServiceProvider 类的实例。这表示对文件使用的实际加密和解密技术。此时，如果您更喜欢使用 RSAsecutiry 或另一种加密技术，则可以创建一个不同的提供程序。
DESCryptoServiceProvider DES = new DESCryptoServiceProvider();

9. 必须以字节数组的形式给加密提供程序提供密钥。System.Text 命名空间提供了一个名为 GetBytes() 的函数。GetBytes() 函数的编码特征之一是，它取一个字符串，然后返回一个字节数组。各种加密技术采用的密钥长度是不相同的。例如，数据加密标准 (DES) 使用等于 8 个字节或 8 个字符的 64 位密钥。

如果您不提供密钥，提供程序就会随机生成一个密钥。这将成功地加密文件，但是无法解密文件。请注意，您还必须提供初始化矢量 (IV)。该值用作加密的一部分。与密钥相似，如果您未提供 IV，提供程序就会随机生成一个。由于该值对于加密和解密必须相同，所以不能让提供程序随机生成这些值。
DES.Key = ASCIIEncoding.ASCII.GetBytes(sKey);
DES.IV = ASCIIEncoding.ASCII.GetBytes(sKey);

10. 创建一个 CryptoStream 类的实例，方法是：使用加密提供程序获得一个加密对象（CreateEncryptor），并将现有的输出 FileStream 对象作为构造函数的一部分。
ICryptoTransform desencrypt = DES.CreateEncryptor();
CryptoStream cryptostream = new CryptoStream(fsEncrypted, 
                    desencrypt, 
                    CryptoStreamMode.Write);

11. 读入输入文件，然后写出到输出文件。传递 CryptoStream 对象，文件将使用您提供的密钥加密。
byte[] bytearrayinput = new byte[fsInput.Length - 1];
fsInput.Read(bytearrayinput, 0, bytearrayinput.Length);
cryptostream.Write(bytearrayinput, 0, bytearrayinput.Length);

解密文件

要解密文件，请按照下列步骤操作：
1. 创建一个方法，然后将它命名为 DecryptFile。解密过程与加密过程相似，但 DecryptFile 过程与 EncryptFile 过程有两个关键区别。
• CryptoStream 对象是使用 CreateDecryptor 而非 CreateEncryptor 创建的，这将指定对象的使用方式。
• 在将解密的文本写入到目标文件时，CryptoStream 对象现在是源，而不是目标流。
static void DecryptFile(string sInputFilename, 
                    string sOutputFilename,
                    string sKey)
{
    DESCryptoServiceProvider DES = new DESCryptoServiceProvider();
    //A 64 bit key and IV is required for this provider.
    //Set secret key For DES algorithm.
    DES.Key = ASCIIEncoding.ASCII.GetBytes(sKey);
    //Set initialization vector.
    DES.IV = ASCIIEncoding.ASCII.GetBytes(sKey);

    //Create a file stream to read the encrypted file back.
    FileStream fsread = new FileStream(sInputFilename, 
                                   FileMode.Open, 
                                   FileAccess.Read);
    //Create a DES decryptor from the DES instance.
    ICryptoTransform desdecrypt = DES.CreateDecryptor();
    //Create crypto stream set to read and do a 
    //DES decryption transform on incoming bytes.
    CryptoStream cryptostreamDecr = new CryptoStream(fsread, 
                                                 desdecrypt,
                                                 CryptoStreamMode.Read);
    //Print the contents of the decrypted file.
    StreamWriter fsDecrypted = new StreamWriter(sOutputFilename);
    fsDecrypted.Write(new StreamReader(cryptostreamDecr).ReadToEnd());
    fsDecrypted.Flush();
    fsDecrypted.Close();
}

2. 将以下几行添加到 Main() 过程，以调用 EncryptFile 和 DecryptFile：
static void Main()
{
      // Must be 64 bits, 8 bytes.
      // Distribute this key to the user who will decrypt this file.
      string sSecretKey;
         
      // Get the key for the file to encrypt.
      sSecretKey = GenerateKey();

      // For additional security pin the key.
      GCHandle gch = GCHandle.Alloc( sSecretKey,GCHandleType.Pinned );
         
      // Encrypt the file.        
      EncryptFile(@"C:\MyData.txt", 
         @"C:\Encrypted.txt", 
         sSecretKey);

      // Decrypt the file.
      DecryptFile(@"C:\Encrypted.txt", 
         @"C:\Decrypted.txt", 
         sSecretKey);

      // Remove the key from memory. 
      ZeroMemory(gch.AddrOfPinnedObject(), sSecretKey.Length * 2);
      gch.Free();
}

3. 保存文件。运行您的应用程序。确保输入文件名使用的路径指向一个现有文件。

测试过程

用一个文本文件 (.txt) 测试此代码，确认它可对此文件进行正确的加密和解密。确保将文件解密到一个新文件（如本文中的 Main() 过程中所示），而不是解密到原来的文件中。检查解密后的文件，然后与原文件进行比较。

完整代码列表
using System;
using System.IO;
using System.Security;
using System.Security.Cryptography;
using System.Runtime.InteropServices;
using System.Text;

namespace CSEncryptDecrypt
{
   class Class1
   {
      //  Call this function to remove the key from memory after use for security
      [System.Runtime.InteropServices.DllImport("KERNEL32.DLL", EntryPoint="RtlZeroMemory")]
      public static extern bool ZeroMemory(IntPtr Destination, int Length);
        
      // Function to Generate a 64 bits Key.
      static string GenerateKey() 
      {
         // Create an instance of Symetric Algorithm. Key and IV is generated automatically.
         DESCryptoServiceProvider desCrypto =(DESCryptoServiceProvider)DESCryptoServiceProvider.Create();

         // Use the Automatically generated key for Encryption. 
         return ASCIIEncoding.ASCII.GetString(desCrypto.Key);
      }

      static void EncryptFile(string sInputFilename,
         string sOutputFilename, 
         string sKey) 
      {
         FileStream fsInput = new FileStream(sInputFilename, 
            FileMode.Open, 
            FileAccess.Read);

         FileStream fsEncrypted = new FileStream(sOutputFilename, 
            FileMode.Create, 
            FileAccess.Write);
         DESCryptoServiceProvider DES = new DESCryptoServiceProvider();
         DES.Key = ASCIIEncoding.ASCII.GetBytes(sKey);
         DES.IV = ASCIIEncoding.ASCII.GetBytes(sKey);
         ICryptoTransform desencrypt = DES.CreateEncryptor();
         CryptoStream cryptostream = new CryptoStream(fsEncrypted, 
            desencrypt, 
            CryptoStreamMode.Write); 

         byte[] bytearrayinput = new byte[fsInput.Length];
         fsInput.Read(bytearrayinput, 0, bytearrayinput.Length);
         cryptostream.Write(bytearrayinput, 0, bytearrayinput.Length);
         cryptostream.Close();
         fsInput.Close();
         fsEncrypted.Close();
      }

      static void DecryptFile(string sInputFilename, 
         string sOutputFilename,
         string sKey)
      {
         DESCryptoServiceProvider DES = new DESCryptoServiceProvider();
         //A 64 bit key and IV is required for this provider.
         //Set secret key For DES algorithm.
         DES.Key = ASCIIEncoding.ASCII.GetBytes(sKey);
         //Set initialization vector.
         DES.IV = ASCIIEncoding.ASCII.GetBytes(sKey);

         //Create a file stream to read the encrypted file back.
         FileStream fsread = new FileStream(sInputFilename, 
            FileMode.Open, 
            FileAccess.Read);
         //Create a DES decryptor from the DES instance.
         ICryptoTransform desdecrypt = DES.CreateDecryptor();
         //Create crypto stream set to read and do a 
         //DES decryption transform on incoming bytes.
         CryptoStream cryptostreamDecr = new CryptoStream(fsread, 
            desdecrypt,
            CryptoStreamMode.Read);
         //Print the contents of the decrypted file.
         StreamWriter fsDecrypted = new StreamWriter(sOutputFilename);
         fsDecrypted.Write(new StreamReader(cryptostreamDecr).ReadToEnd());
         fsDecrypted.Flush();
         fsDecrypted.Close();
      } 

      static void Main()
      {
         // Must be 64 bits, 8 bytes.
         // Distribute this key to the user who will decrypt this file.
         string sSecretKey;
         
         // Get the Key for the file to Encrypt.
         sSecretKey = GenerateKey();

         // For additional security Pin the key.
         GCHandle gch = GCHandle.Alloc( sSecretKey,GCHandleType.Pinned );
         
         // Encrypt the file.        
         EncryptFile(@"C:\MyData.txt", 
            @"C:\Encrypted.txt", 
            sSecretKey);

         // Decrypt the file.
         DecryptFile(@"C:\Encrypted.txt", 
            @"C:\Decrypted.txt", 
            sSecretKey);

         // Remove the Key from memory. 
         ZeroMemory(gch.AddrOfPinnedObject(), sSecretKey.Length * 2);
         gch.Free();
      }
   }
}

参考

有关加密以及使用 .NET 的加密功能的更多信息，请访问下面的 MSDN 网站：
System.Security.Cryptography 命名空间
http://msdn2.microsoft.com/zh-cn/library/system.security.cryptography(VS.80).aspx (http://msdn2.microsoft.com/zh-cn/library/system.security.cryptography(VS.80).aspx)
Microsoft .NET Framework 开发中心
http://msdn2.microsoft.com/zh-cn/netframework/default.aspx (http://msdn2.microsoft.com/zh-cn/netframework/default.aspx)
有关 Visual C# .NET 的更多一般信息，请访问以下 Usenet 新闻组：
microsoft.public.dotnet.languages.csharp (http://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=5217)