基于C#的加密系统的设计与实现

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1、基于C#的加密系统的设计与实现摘要：对SHA，DES，MD5等算法的加密过程进行分析，在此基础上利用C#语言实现算法。实现对字符串的加密和解密，并实现对TXT文本的加密和解密。关键字：C#，WinForm，加密，解密0引言加密算法的理论与实现研究是信息安全研究的基础，如果从数学的角度来看加密算法的话，我们可以用一个函数变换C=F(M,Key)来表示。其中C是加密后获得的字符序列，表示密文；M是待加密的字符序列，代表明文；Key就是密钥，指代的是一个秘密选定的字符序列。如果想要得到明文信息，只能是有解密密钥的收信人对密文进行解密。加密算法包括很多内容，不过它的核心是密码技术。通常我们又把

2、密码技术称为密码学，它是结合诸多学科于一身的交叉学科，比如数学、电子通讯学、计算机科学等等。密码技术除了有对信息加密的功能外，还具有维护系统安全、身份验证、数字签名等功能。1加密算法分析1.1SHA算法安全哈希算法（SecureHashAlgorithm）主要适用于数字签名标准（DigitalSignatureStandardDSS）里面定义的数字签名算法（DigitalSignatureAlgorithmDSA）。对于长度小于2^64位的消息，SHA1会产生一个160位的消息摘要。当接收到消息的时候，这个消息摘要可以用来验证数据的完整性。在传输的过程中，数据很可能会发生变化，那么这时

3、候就会产生不同的消息摘要。1.2MD5算法MD5以512位分组来处理输入的信息，且每一分组又被划分为16个32位子分组，经过了一系列的处理后，算法的输出由四个32位分组组成，将这四个32位分组级联后将生成一个128位散列值。在MD5算法中，首先需要对信息进行填充，使其字节长度对512求余数的结果等于448。因此，信息的字节长度（BitsLength）将被扩展至N*512+448，即N*64+56个字节（Bytes），N为一个正整数。填充的方法如下，在信息的后面填充一个1和无数个0，直到满足上面的条件时才停止用0对信息的填充。然后再在这个结果后面附加一个以64位二进制表示的填充前的信息长

4、度。经过这两步的处理，现在的信息字节长度=N*512+448+64=(N+1)*512，即长度恰好是512的整数倍数。这样做的原因是为满足后面处理中对信息长度的要求。MD5中有四32位被称作链接变量（ChainingVariable）的整数参数，他们分别为：A=0x01234567，B=0x89abcdef，C=0xfedcba98，D=0x76543210。当设置好这四个链接变量后，就开始进入算法的四轮循环运算，循环的次数是信息中512位信息分组的数目。将上面四个链接变量复制到另外四个变量中：A到a，B到b，C到c，D到d。主循环有四轮（MD4只有三轮），每轮循环都很相似。第一轮进行

5、16次操作。每次操作对a、b、c和d中的其中三个作一次非线性函数运算，然后将所得结果加上第四个变量（文本中的一个子分组和一个常数）。再将所得结果向右环移一个不定的数，并加上a、b、c或d中之一。最后用该结果取代a、b、c或d中之一。以一下是每次操作中用到的四个非线性函数（每轮一个）。其中，⊕是异或，∧是与，∨是或，～是反符号。如果X、Y和Z的对应位是独立和均匀的，那么结果的每一位也应是独立和均匀的。F是一个逐位运算的函数。即，如果X，那么Y，否则Z。函数H是逐位奇偶操作符。所有这些完成之后，将A，B，C，D分别加上a，b，c，d。然后用下一分组数据继续运行算法，最后的输出是A，B，C和

6、D的级联。最后得到的A，B，C，D就是输出结果，A是低位，D为高位，DCBA组成128位输出结果。1.3DES算法DES（DataEncryptionAlgorithm，DEA）的数据加密标准（DataEncryptionStandard，DES）是规范的描述，它出自IBM的研究工作，并在1997年被美国政府正式采纳。它很可能是使用最广泛的密钥系统，特别是在保护金融数据的安全中，最初开发的DES是嵌入硬件中的。通常，自动取款机（AutomatedTellerMachine，ATM）都使用DES。DES使用一个56位的密钥以及附加的8位奇偶校验位，产生最大64位的分组大小。这是一个迭代的

7、分组密码，使用称为Feistel的技术，其中将加密的文本块分成两半。使用子密钥对其中一半应用循环功能，然后将输出与另一半进行“异或”运算；接着交换这两半，这一过程会继续下去，但最后一个循环不交换。DES使用16个循环。攻击DES的主要形式被称为蛮力的或彻底密钥搜索，即重复尝试各种密钥直到有一个符合为止。如果DES使用56位的密钥，则可能的密钥数量是2的56次方个。随着计算机系统能力的不断发展，DES的安全性比它刚出现时会弱得多，然而从非关键性质