通俗易懂的RSA加密解密指导

前言

RSA加密算法是一种非对称加密算法，简单来说，就是加密时使用一个钥匙，解密时使用另一个钥匙。因为加密的钥匙是公开的，所又称公钥，解密的钥匙是不公开的，所以称为私钥。

密钥

关于RSA加密有很多文章，但几乎都只介绍了RSACryptoServiceProvider类的使用方法，如果只是走走看看，是没问题的，但真的想使用时，就会发现，你没有密钥字符串。。。

下面我们从获取密钥字符串开始逐步学习加密。

密钥字符串

每个安装过VisualStudio的电脑都可以找到一个文件—makecert.exe。

我电脑的makecert.exe地址：C:\Program Files (x86)\Microsoft SDKs\Windows\v7.0A\Bin\makecert.exe

makecert.exe是用来生成证书的程序，我们可以借用该程序来获取密钥字符串。

编写生成证书的CreateCertWithPrivateKey函数，代码如下：

 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;
 }

调用证书生成函数，代码如下：

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

刚刚生成的证书还存储在WINDOWS的证书存储区，现在我们通过证书的Key在证书存储区查找到证书，并将其到出（导出时需要指定密码），导出函数代码如下：

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;
}

调用导出函数，代码如下：

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

运行完导出函数后，我们打开Debug文件夹，可以看到证书已经被成功导出了，如下图：

证书导出后，我们就可以通过读取证书的信息，来获取到公钥和私钥了。

X509Certificate2 x509 = X509Certificate2("Kiba518.pfx", "123456", X509KeyStorageFlags.Exportable);
string publickey = x509.PublicKey.Key.ToXmlString(false);//公钥获取
string privatekey = x509.PrivateKey.ToXmlString(true);//私钥获取

公钥私钥如下图所示：

加密解密

得到密钥字符串后，我们创建RSA的加密解密函数，代码如下：

//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));
}

然后我们测试一下加密解密，测试函数如下。

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

运行结果，加密解密成功，如下图所示：

长字符分段加密

Rsa加密有字节数限制，即待加密的字符串太长，系统就会抛出异常：【System.Security.Cryptography.CryptographicException:“不正确的长度】

Rsa加密具体限制内容如下：

待加密的字节数不能超过密钥的长度值除以 8 再减去 11（即：RSACryptoServiceProvider.KeySize / 8 - 11），而加密后得到密文的字节数，正好是密钥的长度值除以 8（即：RSACryptoServiceProvider.KeySize / 8）。

分段加密

为解决长字符加密的异常，我们采取分段加密的方法进行字符串加密，代码如下：

//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;    //加密块最大长度限制

    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;    //解密块最大长度限制

    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());
    }
}  

编写分段加密测试函数如下：

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($"内容：{myname}");
    string enStr = SubRSAEncrypt(publicKey, myname);
    Console.WriteLine($"加密字符串：{enStr}");
    string deStr = SubRSADecrypt(privateKey, enStr);
    Console.WriteLine($"解密字符串：{deStr}");
}

运行结果，加密解密成功，如下图：

关于证书

文中创建的证书—Kiba518.pfx，就是https所使用的证书，换言之，https的证书就是个Rsa加密解密文件。

当然正式的可以在互联网中被各大网站认可的证书，是需要权威机构认证的，这个机构叫做CA，这个机构颁发的证书是.crt后缀名；而我们的pfx后缀名的证书，学名叫做个人信息交换证书。

其实它们没有什么区别，就是套的壳子不一样，crt证书的壳子里多一些属性，比如认证机构，有效期等等。但两个证书的核心内容是一样的，都是Rsa加密解密文件。

下面我们简单了解下证书的导入。

导入证书

在运行窗口（window+r）输入mmc打开microsoft管理控制台。

然后操作文件 -> 添加/删除管理单元，选择可用的管理单元中的证书点击添加。

添加完管理单元，在右侧控制台根节点会增加一个证书的根节点，如下图：

然后，我们展开节点，找到【个人—证书】节点，然后【右键—所有任务—导入】。

然后按向导提示导入证书。

需要注意的是浏览导入证书的对话框，默认导入的是crt类型，我们需要点击下拉菜单，选择人信息交换选项，如下图。

到此Rsa加密解密的基本使用已经介绍完了，代码已经传到Github上了，欢迎大家下载。

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

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文章来源：https://mp.weixin.qq.com/s/IefCVzoq6uTDT9B91Q1vkQ