1、1第 11章 数据加密与数字签名11.1 数据加密与解密技术11.2 加密解密的具体实现11.3 网络应用中数据的加密与解密 11.4 Hash算法与数字签名2第 11章 数据加密与数字签名（续） 本章教学目的通过学习，使学生能够对数据加密和解密、常用的加密类、如何在网络中传递数据以及数字签名有一个清晰的认识。 本章教学要求（ 1）掌握数据加密与解密的基本知识（ 2）掌握字符串、一般文件、 XML文件加密和解密的具体实现。（ 3）掌握网络应用中数据的加密与解密的流程（ 4）掌握数字签名的概念和 Hash算法，了解其他相关知识（ 5）掌握怎样进行简单的数字签名 教学难点和重点加密类和加密、解密方
2、法、网络应用中数据的加密与解密311.1 数据加密与解密技术 密码学简介据记载，公元前 400年，古希腊人发明了置换密码。 在第二次世界大战期间，德国军方启用 “恩尼格玛 ”密码机，密码学在战争中起着非常重要的作用。 密码学可以达到以下目的： 保密性：防止用户的标识或数据被读取数据完整性：防止数据被更改。411.1 数据加密与解密技术（续） 1977年，美国国家标准局公布实施了 “美国数据加密标准（ DES） ”，民间力量开始全面介入密码学的研究和应用中，采用的加密算法有 DES、 SHA等。 RC2：由著名密码学家 Ron Rivest设计的一种传统对称分组加密算法 3DES：基于 DES，
3、对一块数据用三个不同的密钥进行三次加密，强度更高 AES： Rijndael被选中成为将来的 AES511.1 数据加密与解密技术 11.1.1 对称加密及其相关类 11.1.2 不对称加密及其相关类 11.1.3 加密流 11.1.4 密钥容器611.1.1 对称加密及其相关类 对称加密（私钥加密）原理 同一密钥既用于加密又用于解密。 以块为单位加密数据（称为块密码），该方法一次加密一个数据块（数据多于规定的块大小时，将数据分块处理，数据少于规定的块大小时，将其扩充到块大小）。 早期采用 密码本 (ECB) 模式，即有一个密码对照表，将被加密的数据按照对应关系解密即可，安全性较低。最突出的缺
4、点是相同的原始数据加密后的结果也相同。 改进后的算法是 密码块链 (CBC， Cipher Block Chaining) 模式，即使用 私钥 和 初始化向量 (IV， Initialization Vector) 共同加密。实现思路：用 “IV”和 “私钥 ”加密第一个纯文本块，每个后续纯文本块都在加密前先与前一个密码文本块进行按位 “异或 ”运算，从而解决了 ECB模式存在的安全问题，即：虽然原始数据相同，产生的加密后的数据也不会相同。711.1.1 对称加密及其相关类（续） 对称加密（私钥加密） 特点优点 ：保密强度高，加、解密速度快，适合加密大量数据。缺点 ：由于双方使用相同的密钥进行
5、加密和解密。在网络传输中，如何传递密钥成为问题所在。如果攻击者截获了密钥，也就等于知道了如何解密数据。811.1.1 对称加密及其相关类（续） 实现对称加密（ CBC模式，即 “密钥 +IV模式 ”）算法的类有6种： DESCryptoServiceProvider类： DES算法加密类 TripleDESCryptoServiceProvider： TDES算法加密类 RijndaelManaged： AES算法加密类 AesManaged ： AES算法加密类 (.NET Framework 3.5) RC2CryptoServiceProvider： RC2算法加密类 HMACSHA1：
6、 SHA1算法（哈希算法）加密类 说明：使用 IV的目的是为了防范穷举搜索而进行的攻击。911.1.1 对称加密及其相关类（续） DESCryptoServiceProvider类：对采用 数据加密标准 (DES， Data Encryption Standard)算法的加密服务提供程序 (CSP)版本进行包装（密钥长度为 64位） , DES是 美国 1977年公布的加密标准，当时在各超市零售业、银行自动取款机、磁卡及 IC卡、加油站、高速公路收费站等领域被广泛应用。 说明：该算法如果不使用 IV，目前已经有多种破解方法（最快的破解速度据媒体报导是仅用了 3天的时间就破解了），但是使用 IV
7、生成随机数配合加密后，破解就变得非常困难。1011.1.1 对称加密及其相关类（续） 对采用 3DES（三层数据加密标准）算法 的加密服务提供程序 (CSP)进行包装（密钥长度为 128位到 192位，以 64位递增）。 3DES对交换的信息进行 3次叠代加密，比 DES安全性高。常用属性和方法 : 名称 解释BlockSize属性 获取或设置加密操作的块大小，以位为单位Key属性 获取或设置 TripleDES算法的机密密钥IV属性 获取或设置 TripleDES算法的初始化向量KeySize属性 获取或设置 TripleDES算法所用密钥的大小，以位为单位CreateEncryptor方法创建 TripleDES加密器对象CreateDecryptor方法创建 TripleDES解密器对象GenerateIV方法 生成用于 TripleDES算法的随机初始化向量 IVGenerateKey方法 生成用于 TripleDES算法的随机密钥
