详细解析使用C#实现AES加密与解密的代码示例

详细解析使用C#实现AES加密与解密的代码示例在现代信息时代，数据的安全性显得尤为重要。无论是个人隐私还是企业机密，保护数据不被泄露都是每个开发者的责任。AES（高级加密标准）是一种广泛使用的对称加密算法，因其高效性和安全性而受到青睐。今天，我们将详细解析如何在C#中实现AES加密与解密，帮助你为数据安全保驾护航。

AES加密的基本原理

在开始编码之前，先来简单了解一下AES加密的基本原理。AES是一种对称加密算法，这意味着加密和解密使用的是同一个密钥。AES支持不同的密钥长度，通常为128位、192位或256位。加密过程将明文转换为密文，使其在没有密钥的情况下难以被破解。

在C#中，使用System.Security.Cryptography命名空间提供的类可以轻松实现AES加密和解密。这个命名空间就像是一个工具箱，里面装满了各种加密和解密工具，随时等待开发者的调用。

准备工作

在开始编码之前，确保你的C#项目已经引用了System.Security.Cryptography命名空间。可以在文件顶部添加以下代码：

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

这就像为你的工具箱准备好所需的工具，接下来你就可以开始构建你的加密系统了。

AES加密示例

下面是一个简单的AES加密示例，演示如何将明文转换为密文。我们将创建一个Encrypt方法来实现这个过程。

public static string Encrypt(string plainText, string key)
{
    using (Aes aes = Aes.Create())
    {
        aes.Key = Encoding.UTF8.GetBytes(key);
        aes.GenerateIV(); // 生成随机IV

        using (var encryptor = aes.CreateEncryptor(aes.Key, aes.IV))
        {
            using (var msEncrypt = new MemoryStream())
            {
                // 将IV写入流的开头
                msEncrypt.Write(aes.IV, 0, aes.IV.Length);

                using (var csEncrypt = new CryptoStream(msEncrypt, encryptor, CryptoStreamMode.Write))
                {
                    using (var swEncrypt = new StreamWriter(csEncrypt))
                    {
                        swEncrypt.Write(plainText);
                    }
                }

                return Convert.ToBase64String(msEncrypt.ToArray());
            }
        }
    }
}

在这个示例中，首先创建一个Aes对象，并设置密钥。然后，生成一个随机的初始化向量（IV），这是加密安全性的重要组成部分。接下来，通过CryptoStream对数据进行加密，并将结果转换为Base64字符串，以便于传输和存储。

AES解密示例

接下来，我们需要实现解密功能。创建一个Decrypt方法，以便从密文中恢复明文。

public static string Decrypt(string cipherText, string key)
{
    var fullCipher = Convert.FromBase64String(cipherText);
    using (Aes aes = Aes.Create())
    {
        aes.Key = Encoding.UTF8.GetBytes(key);

        // 从密文中提取IV
        byte[] iv = new byte[aes.IV.Length];
        Array.Copy(fullCipher, 0, iv, 0, iv.Length);

        using (var decryptor = aes.CreateDecryptor(aes.Key, iv))
        {
            using (var msDecrypt = new MemoryStream(fullCipher, iv.Length, fullCipher.Length - iv.Length))
            {
                using (var csDecrypt = new CryptoStream(msDecrypt, decryptor, CryptoStreamMode.Read))
                {
                    using (var srDecrypt = new StreamReader(csDecrypt))
                    {
                        return srDecrypt.ReadToEnd();
                    }
                }
            }
        }
    }
}

在Decrypt方法中，首先将Base64字符串转换为字节数组。然后，从密文中提取IV并创建解密器。接下来，通过CryptoStream读取解密后的数据，并将其转换为明文字符串。

完整示例

现在，我们将上面的加密和解密方法结合在一起，创建一个完整的示例程序。

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        string original = "Hello, World!";
        string key = "1234567890123456"; // 16字节密钥，128位

        // 加密
        string encrypted = Encrypt(original, key);
        Console.WriteLine($"Encrypted: {encrypted}");

        // 解密
        string decrypted = Decrypt(encrypted, key);
        Console.WriteLine($"Decrypted: {decrypted}");
    }

    public static string Encrypt(string plainText, string key)
    {
        using (Aes aes = Aes.Create())
        {
            aes.Key = Encoding.UTF8.GetBytes(key);
            aes.GenerateIV();

            using (var encryptor = aes.CreateEncryptor(aes.Key, aes.IV))
            {
                using (var msEncrypt = new MemoryStream())
                {
                    msEncrypt.Write(aes.IV, 0, aes.IV.Length);

                    using (var csEncrypt = new CryptoStream(msEncrypt, encryptor, CryptoStreamMode.Write))
                    {
                        using (var swEncrypt = new StreamWriter(csEncrypt))
                        {
                            swEncrypt.Write(plainText);
                        }
                    }

                    return Convert.ToBase64String(msEncrypt.ToArray());
                }
            }
        }
    }

    public static string Decrypt(string cipherText, string key)
    {
        var fullCipher = Convert.FromBase64String(cipherText);
        using (Aes aes = Aes.Create())
        {
            aes.Key = Encoding.UTF8.GetBytes(key);
            byte[] iv = new byte[aes.IV.Length];
            Array.Copy(fullCipher, 0, iv, 0, iv.Length);

            using (var decryptor = aes.CreateDecryptor(aes.Key, iv))
            {
                using (var msDecrypt = new MemoryStream(fullCipher, iv.Length, fullCipher.Length - iv.Length))
                {
                    using (var csDecrypt = new CryptoStream(msDecrypt, decryptor, CryptoStreamMode.Read))
                    {
                        using (var srDecrypt = new StreamReader(csDecrypt))
                        {
                            return srDecrypt.ReadToEnd();
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }
}

运行这个程序，你将看到明文、密文和解密后的结果。通过这段代码，你可以轻松实现AES加密与解密。