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C# AES 加密（如何为开发人员工作）

发布 2024年十月23日
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AES（高级加密标准）是最常用的对称加密算法之一。 它使用相同的密钥对数据进行加密和解密，使得 AES 加密在许多应用程序中都能高效、快速地保护敏感数据的安全。

本教程将重点介绍 C# 中的 AES 加密，使用 AES 类加密和解密数据，以及IronPDF 库. 我们将介绍实际例子，讲解加密过程，并了解如何使用密码块链(CBC)提高安全性的模式。 我们还将讨论加密密钥管理和初始化向量的作用(四).

介绍 C# 中的 AES 加密；

高级加密标准(AES)是一种对称加密算法，由美国国家标准与技术研究院标准化(NIST). 该算法的密钥大小为 128、192 或 256 位，对机密数据的加密具有很高的安全性。 它使用相同的加密密钥来加密和解密数据。

AES 的工作原理是将原始数据分割成块，然后对这些块进行转换。 它以不同的密码模式运行，如 CBC(密码块链)和电子代码书(ECB)这些工具都提供不同的安全功能。

C# 中的 AES 如何工作；

C# 中的 AES 加密算法是 System.Security.Cryptography 命名空间的一部分。 该命名空间包括 AES 类，它允许我们创建 AES 实例，指定密钥大小、密码模式和填充模式，然后使用密钥加密和解密数据。

要在 C# 中使用 AES，请遵循以下基本步骤：

  1. 使用 Aes.Create 创建 AES 类实例().

  2. 设置密钥、IV 和其他相关参数（如密码模式）。

  3. 使用 ICryptoTransform 接口加密数据并将其写入 MemoryStream。

  4. 使用相同的密钥和 IV 对数据进行解密。

    让我们用 C# 创建一个基本的加密过程和解密程序。

using System;
using System.IO;
using System.Security.Cryptography;
using System.Text;
class Program
{
    // Declare a static byte array for encrypted data
    public static byte[] encryptedData;
    // static void Main
    public static void Main(string[] args)
    {
        // string plaintext to be encrypted
        string plaintext = "This is some sensitive data!";
        string key = "abcdefghijklmnop"; // 128-bit key (16 characters)
        // Encrypt the plaintext
        string ciphertext = Encrypt(plaintext, key);
        Console.WriteLine("Encrypted Data: " + ciphertext);
        // Decrypt the ciphertext
        string decryptedData = Decrypt(ciphertext, key);
        Console.WriteLine("Decrypted Data: " + decryptedData);
    }
    public static string Encrypt(string plaintext, string key)
    {
        // AES algorithm
        using (Aes aes = Aes.Create())
        {
            aes.Key = Encoding.UTF8.GetBytes(key);
            aes.IV = new byte[16]; // Initialization vector (IV)
            ICryptoTransform encryptor = aes.CreateEncryptor(aes.Key, aes.IV);
            using (MemoryStream ms = new MemoryStream())
            {
                using (CryptoStream cs = new CryptoStream(ms, encryptor, CryptoStreamMode.Write))
                {
                    using (StreamWriter sw = new StreamWriter(cs))
                    {
                        sw.Write(plaintext);
                    }
                }
                // Store the encrypted data in the public static byte array
                encryptedData = ms.ToArray();
                return Convert.ToBase64String(encryptedData);
            }
        }
    }
    public static string Decrypt(string ciphertext, string key)
    {
        using (Aes aes = Aes.Create())
        {
            aes.Key = Encoding.UTF8.GetBytes(key);
            aes.IV = new byte[16]; // Initialization vector (IV)
            ICryptoTransform decryptor = aes.CreateDecryptor(aes.Key, aes.IV);
            using (MemoryStream ms = new MemoryStream(Convert.FromBase64String(ciphertext)))
            {
                using (CryptoStream cs = new CryptoStream(ms, decryptor, CryptoStreamMode.Read))
                {
                    using (StreamReader sr = new StreamReader(cs))
                    {
                        return sr.ReadToEnd();
                    }
                }
            }
        }
    }
}
using System;
using System.IO;
using System.Security.Cryptography;
using System.Text;
class Program
{
    // Declare a static byte array for encrypted data
    public static byte[] encryptedData;
    // static void Main
    public static void Main(string[] args)
    {
        // string plaintext to be encrypted
        string plaintext = "This is some sensitive data!";
        string key = "abcdefghijklmnop"; // 128-bit key (16 characters)
        // Encrypt the plaintext
        string ciphertext = Encrypt(plaintext, key);
        Console.WriteLine("Encrypted Data: " + ciphertext);
        // Decrypt the ciphertext
        string decryptedData = Decrypt(ciphertext, key);
        Console.WriteLine("Decrypted Data: " + decryptedData);
    }
    public static string Encrypt(string plaintext, string key)
    {
        // AES algorithm
        using (Aes aes = Aes.Create())
        {
            aes.Key = Encoding.UTF8.GetBytes(key);
            aes.IV = new byte[16]; // Initialization vector (IV)
            ICryptoTransform encryptor = aes.CreateEncryptor(aes.Key, aes.IV);
            using (MemoryStream ms = new MemoryStream())
            {
                using (CryptoStream cs = new CryptoStream(ms, encryptor, CryptoStreamMode.Write))
                {
                    using (StreamWriter sw = new StreamWriter(cs))
                    {
                        sw.Write(plaintext);
                    }
                }
                // Store the encrypted data in the public static byte array
                encryptedData = ms.ToArray();
                return Convert.ToBase64String(encryptedData);
            }
        }
    }
    public static string Decrypt(string ciphertext, string key)
    {
        using (Aes aes = Aes.Create())
        {
            aes.Key = Encoding.UTF8.GetBytes(key);
            aes.IV = new byte[16]; // Initialization vector (IV)
            ICryptoTransform decryptor = aes.CreateDecryptor(aes.Key, aes.IV);
            using (MemoryStream ms = new MemoryStream(Convert.FromBase64String(ciphertext)))
            {
                using (CryptoStream cs = new CryptoStream(ms, decryptor, CryptoStreamMode.Read))
                {
                    using (StreamReader sr = new StreamReader(cs))
                    {
                        return sr.ReadToEnd();
                    }
                }
            }
        }
    }
}
Imports System
Imports System.IO
Imports System.Security.Cryptography
Imports System.Text
Friend Class Program
	' Declare a static byte array for encrypted data
	Public Shared encryptedData() As Byte
	' static void Main
	Public Shared Sub Main(ByVal args() As String)
		' string plaintext to be encrypted
		Dim plaintext As String = "This is some sensitive data!"
		Dim key As String = "abcdefghijklmnop" ' 128-bit key (16 characters)
		' Encrypt the plaintext
		Dim ciphertext As String = Encrypt(plaintext, key)
		Console.WriteLine("Encrypted Data: " & ciphertext)
		' Decrypt the ciphertext
		Dim decryptedData As String = Decrypt(ciphertext, key)
		Console.WriteLine("Decrypted Data: " & decryptedData)
	End Sub
	Public Shared Function Encrypt(ByVal plaintext As String, ByVal key As String) As String
		' AES algorithm
		Using aes As Aes = System.Security.Cryptography.Aes.Create()
			aes.Key = Encoding.UTF8.GetBytes(key)
			aes.IV = New Byte(15){} ' Initialization vector (IV)
			Dim encryptor As ICryptoTransform = aes.CreateEncryptor(aes.Key, aes.IV)
			Using ms As New MemoryStream()
				Using cs As New CryptoStream(ms, encryptor, CryptoStreamMode.Write)
					Using sw As New StreamWriter(cs)
						sw.Write(plaintext)
					End Using
				End Using
				' Store the encrypted data in the public static byte array
				encryptedData = ms.ToArray()
				Return Convert.ToBase64String(encryptedData)
			End Using
		End Using
	End Function
	Public Shared Function Decrypt(ByVal ciphertext As String, ByVal key As String) As String
		Using aes As Aes = System.Security.Cryptography.Aes.Create()
			aes.Key = Encoding.UTF8.GetBytes(key)
			aes.IV = New Byte(15){} ' Initialization vector (IV)
			Dim decryptor As ICryptoTransform = aes.CreateDecryptor(aes.Key, aes.IV)
			Using ms As New MemoryStream(Convert.FromBase64String(ciphertext))
				Using cs As New CryptoStream(ms, decryptor, CryptoStreamMode.Read)
					Using sr As New StreamReader(cs)
						Return sr.ReadToEnd()
					End Using
				End Using
			End Using
		End Using
	End Function
End Class
VB   C#

C# AES 加密（如何为开发人员工作）：图 1 - 使用内存流加密和解密输出

代码解释

  1. Aes aes = Aes.Create():这将创建 AES 加密算法的新实例。

  2. Aes.Key：用于加密和解密的密钥。 必须是有效大小，如 128 位(16 个字节)译文必须使用 192 位或 256 位。

  3. Aes.IV：初始化向量(四)例如，.NET、Java、Python 或 Node.js 是用来随机化加密过程的。 在本示例中，为简单起见，我们使用了零的 IV。

  4. MemoryStream：这允许我们将加密数据作为字节流处理。

  5. CryptoStream：它可以转换数据流(加密或解密).

高级示例：使用自定义密钥和 IV 进行 AES 加密

让我们在前面例子的基础上，生成随机密钥和IV，确保加密更加安全。

public static string EncryptData(string plaintext)
{
    using (Aes aes = Aes.Create())
    {
        aes.Key = new byte[32]; // AES-256 requires a 256-bit key (32 bytes)
        aes.IV = new byte[16];  // 128-bit block size
        using (RandomNumberGenerator rng = RandomNumberGenerator.Create())
        {
            rng.GetBytes(aes.Key); // Generate a random key
            rng.GetBytes(aes.IV);  // Generate a random IV
        }
        ICryptoTransform encryptor = aes.CreateEncryptor(aes.Key, aes.IV);
        using (MemoryStream ms = new MemoryStream())
        {
            using (CryptoStream cs = new CryptoStream(ms, encryptor, CryptoStreamMode.Write))
            {
                using (StreamWriter sw = new StreamWriter(cs))
                {
                    sw.Write(plaintext);
                }
            }
            return Convert.ToBase64String(ms.ToArray());
        }
    }
}
public static string EncryptData(string plaintext)
{
    using (Aes aes = Aes.Create())
    {
        aes.Key = new byte[32]; // AES-256 requires a 256-bit key (32 bytes)
        aes.IV = new byte[16];  // 128-bit block size
        using (RandomNumberGenerator rng = RandomNumberGenerator.Create())
        {
            rng.GetBytes(aes.Key); // Generate a random key
            rng.GetBytes(aes.IV);  // Generate a random IV
        }
        ICryptoTransform encryptor = aes.CreateEncryptor(aes.Key, aes.IV);
        using (MemoryStream ms = new MemoryStream())
        {
            using (CryptoStream cs = new CryptoStream(ms, encryptor, CryptoStreamMode.Write))
            {
                using (StreamWriter sw = new StreamWriter(cs))
                {
                    sw.Write(plaintext);
                }
            }
            return Convert.ToBase64String(ms.ToArray());
        }
    }
}
Public Shared Function EncryptData(ByVal plaintext As String) As String
	Using aes As Aes = Aes.Create()
		aes.Key = New Byte(31){} ' AES-256 requires a 256-bit key (32 bytes)
		aes.IV = New Byte(15){} ' 128-bit block size
		Using rng As RandomNumberGenerator = RandomNumberGenerator.Create()
			rng.GetBytes(aes.Key) ' Generate a random key
			rng.GetBytes(aes.IV) ' Generate a random IV
		End Using
		Dim encryptor As ICryptoTransform = aes.CreateEncryptor(aes.Key, aes.IV)
		Using ms As New MemoryStream()
			Using cs As New CryptoStream(ms, encryptor, CryptoStreamMode.Write)
				Using sw As New StreamWriter(cs)
					sw.Write(plaintext)
				End Using
			End Using
			Return Convert.ToBase64String(ms.ToArray())
		End Using
	End Using
End Function
VB   C#

在这种情况下，每次调用函数时，我们都会生成新密钥和IV。 这提供了更强大的加密功能，因为每次操作都不使用相同的密钥。 AES 支持 128、192 和 256 位等密钥大小**。

使用 AES 解密数据

解密是**加密数据的反向过程。 在我们的示例中，必须提供用于加密的相同密钥和 IV 来解密数据。 解密过程包括将加密数据转换回原始形式。

下面是一个使用先前加密数据的示例：

public static string DecryptData(string ciphertext, byte[] key, byte[] iv)
{
    using (Aes aes = Aes.Create())
    {
        aes.Key = key;
        aes.IV = iv;
        ICryptoTransform decryptor = aes.CreateDecryptor(aes.Key, aes.IV);
        using (MemoryStream ms = new MemoryStream(Convert.FromBase64String(ciphertext)))
        {
            using (CryptoStream cs = new CryptoStream(ms, decryptor, CryptoStreamMode.Read))
            {
                using (StreamReader sr = new StreamReader(cs))
                {
                    return sr.ReadToEnd();
                }
            }
        }
    }
}
public static string DecryptData(string ciphertext, byte[] key, byte[] iv)
{
    using (Aes aes = Aes.Create())
    {
        aes.Key = key;
        aes.IV = iv;
        ICryptoTransform decryptor = aes.CreateDecryptor(aes.Key, aes.IV);
        using (MemoryStream ms = new MemoryStream(Convert.FromBase64String(ciphertext)))
        {
            using (CryptoStream cs = new CryptoStream(ms, decryptor, CryptoStreamMode.Read))
            {
                using (StreamReader sr = new StreamReader(cs))
                {
                    return sr.ReadToEnd();
                }
            }
        }
    }
}
Public Shared Function DecryptData(ByVal ciphertext As String, ByVal key() As Byte, ByVal iv() As Byte) As String
	Using aes As Aes = Aes.Create()
		aes.Key = key
		aes.IV = iv
		Dim decryptor As ICryptoTransform = aes.CreateDecryptor(aes.Key, aes.IV)
		Using ms As New MemoryStream(Convert.FromBase64String(ciphertext))
			Using cs As New CryptoStream(ms, decryptor, CryptoStreamMode.Read)
				Using sr As New StreamReader(cs)
					Return sr.ReadToEnd()
				End Using
			End Using
		End Using
	End Using
End Function
VB   C#

该代码可将加密数据解密为原始数据。

采用 AES 加密技术的 IronPDF

IronPDF for .NET 是一个简单且对开发人员友好的 .NET 库，旨在使用简单的 C# 代码生成、编辑和处理 PDF。 它可以让开发人员直接从 HTML 创建 PDF 文档这些工具包括.NET、Java、Python 或 Node js，对于动态生成报告、发票或其他文档非常有用。 IronPDF 支持合并、拆分，甚至添加密码或数字签名等安全功能，是 .NET 应用程序中生成 PDF 的全面解决方案。

将 IronPDF 与 AES 加密技术相集成

C# AES 加密（如何为开发人员工作）：图 2 - IronPdf

当您生成敏感的报告或文档时，您可能需要确保这些 PDF 文件中的数据在共享前已加密。 AES(高级加密标准)加密是对 PDF 文件内容进行安全加密的完美解决方案。 通过结合 IronPDF 和 AES 加密技术，您可以保护 PDF 文件中的数据，同时保持处理文档本身的能力。

第 1 步：使用 IronPDF 创建 PDF

使用 ChromePdfRenderer 类从 HTML 内容生成 PDF 并将其保存到文件中：

var htmlContent = "<h1>Confidential</h1><p>This is sensitive data.</p>";
var renderer = new ChromePdfRenderer();
var pdf = renderer.RenderHtmlAsPdf(htmlContent);
pdf.SaveAs(@"C:\Reports\ConfidentialReport.pdf");
var htmlContent = "<h1>Confidential</h1><p>This is sensitive data.</p>";
var renderer = new ChromePdfRenderer();
var pdf = renderer.RenderHtmlAsPdf(htmlContent);
pdf.SaveAs(@"C:\Reports\ConfidentialReport.pdf");
Dim htmlContent = "<h1>Confidential</h1><p>This is sensitive data.</p>"
Dim renderer = New ChromePdfRenderer()
Dim pdf = renderer.RenderHtmlAsPdf(htmlContent)
pdf.SaveAs("C:\Reports\ConfidentialReport.pdf")
VB   C#

第 2 步：使用 AES 加密 PDF

PDF 创建完成后，使用AES加密：

byte[] pdfBytes = File.ReadAllBytes(@"C:\Reports\ConfidentialReport.pdf");
using (Aes aes = Aes.Create())
{
    aes.Key = Encoding.UTF8.GetBytes("abcdefghijklmnop");
    aes.IV = new byte[16];
    using (var encryptor = aes.CreateEncryptor(aes.Key, aes.IV))
    using (var ms = new MemoryStream())
    {
        using (var cs = new CryptoStream(ms, encryptor, CryptoStreamMode.Write))
        {
            cs.Write(pdfBytes, 0, pdfBytes.Length);
        }
        File.WriteAllBytes(@"C:\Reports\ConfidentialReport.encrypted", ms.ToArray());
    }
}
byte[] pdfBytes = File.ReadAllBytes(@"C:\Reports\ConfidentialReport.pdf");
using (Aes aes = Aes.Create())
{
    aes.Key = Encoding.UTF8.GetBytes("abcdefghijklmnop");
    aes.IV = new byte[16];
    using (var encryptor = aes.CreateEncryptor(aes.Key, aes.IV))
    using (var ms = new MemoryStream())
    {
        using (var cs = new CryptoStream(ms, encryptor, CryptoStreamMode.Write))
        {
            cs.Write(pdfBytes, 0, pdfBytes.Length);
        }
        File.WriteAllBytes(@"C:\Reports\ConfidentialReport.encrypted", ms.ToArray());
    }
}
Dim pdfBytes() As Byte = File.ReadAllBytes("C:\Reports\ConfidentialReport.pdf")
Using aes As Aes = Aes.Create()
	aes.Key = Encoding.UTF8.GetBytes("abcdefghijklmnop")
	aes.IV = New Byte(15){}
	Using encryptor = aes.CreateEncryptor(aes.Key, aes.IV)
	Using ms = New MemoryStream()
		Using cs = New CryptoStream(ms, encryptor, CryptoStreamMode.Write)
			cs.Write(pdfBytes, 0, pdfBytes.Length)
		End Using
		File.WriteAllBytes("C:\Reports\ConfidentialReport.encrypted", ms.ToArray())
	End Using
	End Using
End Using
VB   C#

结论

C# AES 加密（如何为开发人员工作）：图 3 - 许可

将 IronPDF 与 AES 加密技术集成，可以生成既可访问又可加密的动态安全文档。 无论是开发需要安全生成文档的应用程序，还是管理敏感的报告，将 IronPDF 与可靠的加密技术相结合都能保护您的数据。 IronPdf 简化了处理 PDF 的工作，而 AES 则保证了内容的安全性。

IronPDF 提供一个免费试用此外，译文还应让开发人员在使用之前能够轻松了解其功能。 如果您准备在您的项目中实施 IronPdf，一次性购买许可证的起价为 749 美元。

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