前言
RSA加密算法是一種非對稱加密算法，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，你沒有密鑰字符串。。。
下面我們從獲取密鑰字符串開始逐步學習加密。
密鑰字符串
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序，我們可以借用該程序來獲取密鑰字符串。
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);
運行完導出函數后，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：
證書導出后，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
得到密鑰字符串后，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($"內容：{myname}");
string enStr = RSAEncrypt(publicKey, myname);
Console.WriteLine($"加密字符串：{enStr}");
string deStr = RSADecrypt(privateKey, enStr);
Console.WriteLine($"解密字符串：{enStr}");
}
運行結果，加密解密成功，如下圖所示：
長字符分段加密
Rsa加密有字節數限制，即待加密的字符串太長，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：
待加密的字節數不能超過密鑰的長度值除以 8 再減去 11（即：RSACryptoServiceProvider.KeySize / 8 – 11），而加密后得到密文的字節數，正好是密鑰的長度值除以 8（即：RSACryptoServiceProvider.KeySize / 8）。
分段加密
為解決長字符加密的異常，我們採取分段加密的方法進行字符串加密，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($"加密字符串：{enStr}");
string deStr = SubRSADecrypt(privateKey, enStr);
Console.WriteLine($"解密字符串：{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後綴名；而我們的pfx後綴名的證書，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。
下面我們簡單了解下證書的導入。
導入證書
在運行窗口（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。
需要注意的是瀏覽導入證書的對話框，默認導入的是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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