逆向加密算法盘点与实例汇总

每次都要现查例子，先进行总结一篇。

单向加密

MD5

SHA

双向加密

非对称加密

RSA加密

RSA加密算法是一种非对称加密算法，所谓非对称，就是指该算法加密和解密使用不同的密钥，即使用加密密钥进行加密、解密密钥进行解密。在RAS算法中，加密密钥（即公开密钥）PK是公开信息，而解密密钥（即秘密密钥）SK是需要保密的。加密算法E和解密算法D也都是公开的。虽然解密密钥SK是由公开密钥PK决定的，由于无法计算出大数n的欧拉函数phi(N)，所以不能根据PK计算出SK。

也就是说，对极大整数做因数分解的难度决定了RSA算法的可靠性。理论上，只要其钥匙的长度n足够长，用RSA加密的信息实际上是不能被解破的。

RSA算法通常是先生成一对RSA密钥，其中之一是保密密钥，由用户保存；另一个为公开密钥，可对外公开。为提高保密强度，RSA密钥至少为500位长，一般推荐使用1024位。这就使加密的计算量很大。为减少计算量，在传送信息时，常采用传统加密方法与公开密钥加密方法相结合的方式，即信息采用改进的DES或IDEA密钥加密，然后使用RSA密钥加密对话密钥和信息摘要。对方收到信息后，用不同的密钥解密并可核对信息摘要。

公钥类型

1. XML 格式

这种格式将 RSA 密钥的每个数学组成部分都分解成独立的 XML 元素，并用 Base64 编码其值。

• 公钥示例:

  <RSAKeyValue>
    <Modulus>xyz123...Abc=</Modulus>  <!-- 模数 (n) -->
    <Exponent>AQAB</Exponent>         <!-- 公钥指数 (e)，通常是 65537 -->
  </RSAKeyValue>

• 私钥示例 (包含更多参数):

  <RSAKeyValue>
    <Modulus>... </Modulus>
    <Exponent>... </Exponent>
    <P>... </P>                      <!-- 质数 p -->
    <Q>... </Q>                      <!-- 质数 q -->
    <DP>... </DP>                    <!-- d mod (p-1) -->
    <DQ>... </DQ>                    <!-- d mod (q-1) -->
    <InverseQ>... </InverseQ>        <!-- (q^{-1} mod p) -->
    <D>... </D>                      <!-- 私钥指数 (d) -->
  </RSAKeyValue>

• 特点：优点：结构清晰，可读性强，非常适合在配置文件中使用或在不同 .NET 服务间传递。缺点：在非 Windows 生态系统中不如 PEM 通用。

2. PEM 格式

PEM (Privacy-Enhanced Mail) 格式本质上是一个 文本化的容器，它使用 Base64 编码来包装二进制数据（通常是 DER 编码的 ASN.1 结构），并加上明确的首尾行标签。

• 公钥示例:

  -----BEGIN PUBLIC KEY-----
  MIIBIjANBgkqhkiG9w0BAQEFAAOCAQ8A...
  ...（Base64 编码数据）...
  -----END PUBLIC KEY-----

• 私钥示例 (PKCS#8 格式):

  -----BEGIN PRIVATE KEY-----
  MIIEvgIBADANBgkqhkiG9w0BAQEFAASCBKgw...
  ...（Base64 编码数据）...
  -----END PRIVATE KEY-----

  传统的 PKCS#1 私钥格式：

  -----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----
  ...（Base64 编码数据）...
  -----END RSA PRIVATE KEY-----

实例

1.Csharp版本(.NET FRAMEWORK)

仅支持XML格式的公钥，PEM格式需要先调用RSAPublicKey进行转换

Main.cs

using System;
using Demo.Helper;

namespace RSADemo
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            // 示例：PEM格式的公钥（通常以 -----BEGIN PUBLIC KEY----- 开头）
            string pemPublicKey = "MIIBIjANBgkqhkiG9w0BAQEFAAOCAQ8AMIIBCgKCAQEAx4b..." +
                                 "（这里是完整的Base64编码PEM公钥内容，不包含首尾标签）";

            // 1. 将PEM公钥转换为XML格式
            string xmlPublicKey = RSAHelper.RSAPublicKey(pemPublicKey);
            Console.WriteLine("XML格式公钥：\n" + xmlPublicKey);

            // 2. 使用XML公钥加密数据
            string plainText = "Hello, RSA加密测试！";
            string encryptedText = RSAHelper.RSAEncrypt(xmlPublicKey, plainText);

            Console.WriteLine("\n加密结果（Base64）：\n" + encryptedText);
        }
    }
}

RSAHelper.cs

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Security.Cryptography;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using Org.BouncyCastle.Crypto.Parameters;
using Org.BouncyCastle.Security;

namespace Demo.Helper
{
    /// <summary>
    /// RSA工具类
    /// </summary>
    public class RSAHelper
    {
        /// <summary>    
        /// RSA公钥pem-->XML格式转换， 
        /// </summary>    
        /// <param name="publicKey">pem公钥</param>    
        /// <returns></returns>    
        public static string RSAPublicKey(string publicKey)
        {
            RsaKeyParameters publicKeyParam = (RsaKeyParameters)PublicKeyFactory.CreateKey(Convert.FromBase64String(publicKey));
            string XML = string.Format("<RSAKeyValue><Modulus>{0}</Modulus><Exponent>{1}</Exponent></RSAKeyValue>",
                Convert.ToBase64String(publicKeyParam.Modulus.ToByteArrayUnsigned()),
                Convert.ToBase64String(publicKeyParam.Exponent.ToByteArrayUnsigned()));
            return XML;
        }

        /// <summary>
        /// RSA公钥加密数据
        /// </summary>
        /// <param name="xmlPublicKey"></param>
        /// <param name="content"></param>
        /// <returns></returns>
        public static string RSAEncrypt(string xmlPublicKey, string content)
        {
            string encryptedContent = string.Empty;
            using (RSACryptoServiceProvider rsa = new RSACryptoServiceProvider())
            {
                rsa.FromXmlString(xmlPublicKey);
                byte[] encryptedData = rsa.Encrypt(Encoding.Default.GetBytes(content), false);
                encryptedContent = Convert.ToBase64String(encryptedData);
            }
            return encryptedContent;
        }
    }
}

对称加密

AES加密

AES是高级加密标准，在密码学中又称Rijndael加密法，是美国联邦政府采用的一种区块加密标准。这个标准用来替代原先的DES，目前已经被全世界广泛使用，同时AES已经成为对称密钥加密中最流行的算法之一。

AES支持三种长度的密钥：128位，192位，256位。

加密原理

1.密钥

密钥是AES算法实现加密和解密的根本。对称加密算法之所以对称，是因为这类算法对明文的加密和解密需要使用同一个密钥。

AES支持三种长度的密钥：

128位，192位，256位

平时大家所说的AES128，AES192，AES256，实际上就是指的AES算法对不同长度密钥的使用。

2.填充

要想了解填充的概念，我们先要了解AES的分组加密特性。什么是分组加密呢？我们来看看下面这张图：AES算法在对明文加密的时候，并不是把整个明文一股脑加密成一整段密文，而是把明文拆分成一个个独立的明文块，每一个明文块长度128bit。

这些明文块经过AES加密器的复杂处理，生成一个个独立的密文块，这些密文块拼接在一起，就是最终的AES加密结果。

假如一段明文长度是192bit，如果按每128bit一个明文块来拆分的话，第二个明文块只有64bit，不足128bit。这时候怎么办呢？就需要对明文块进行填充（Padding）。

填充涉及以下三种填充模式：

• NoPadding：

不做任何填充，但是要求明文必须是16字节的整数倍。

• PKCS5Padding（默认，是PKCS#7的子集）：

如果明文块少于8 字节块（如 DES/3DES），在明文块末尾补足相应数量的字符，且每个字节的值等于缺少的字符数。

示例：明文 {1,2,3,4,5}（5 字节），需补 3 字节 → {1,2,3,4,5,3,3,3}。

• PKCS#7 Padding

若明文长度不是块大小的整数倍（如 AES 的 16 字节），则在末尾补 n 个字节，每个字节的值均为 n。
示例：明文 {1,2,3,4,5,a,b,c,d,e}（10 字节），需补 6 字节 → {1,2,3,4,5,a,b,c,d,e,6,6,6,6,6,6}。

适用于块大小为 1~255 字节的算法（如 AES 的 16/24/32 字节块）。

是 PKCS#5 的通用化版本（PKCS#5 仅支持 8 字节块）。

• ISO10126Padding：

如果明文块少于16个字节（128bit），在明文块末尾补足相应数量的字节，最后一个字符值等于缺少的字符数，其他字符填充随机数。

比如明文：{1,2,3,4,5,a,b,c,d,e},缺少6个字节，则可能补全为{1,2,3,4,5,a,b,c,d,e,5,c,3,G,$,6}

加密模式

一、电码本模式（ECB）

将整个明文分成若干段相同的小段，然后对每一小段进行加密。

优点：操作简单，易于实现；分组独立，易于并行；误差不会被传送。——简单，可并行，不传送误差。

缺点：掩盖不了明文结构信息，难以抵抗统计分析攻击。——可对明文进行主动攻击。

二、密码分组链模式（CBC）

先将明文切分成若干小段，然后每一小段与初始块或者上一段的密文段进行异或运算后，再与密钥进行加密。

优点：能掩盖明文结构信息，保证相同密文可得不同明文，所以不容易主动攻击，安全性好于ECB，适合传输长度长的报文，是SSL和IPSec的标准。

缺点：（1）不利于并行计算；（2）传递误差——前一个出错则后续全错；（3）第一个明文块需要与一个初始化向量IV进行抑或，初始化向量IV的选取比较复杂。

初始化IV的选取方式：固定IV，计数器IV，随机IV（只能得到伪随机数，用的最多），瞬时IV（难以得到瞬时值）

三、输出反馈模式（OFB）

密码算法的输出（指密码key而不是密文）会反馈到密码算法的输入中，OFB模式并不是通过密码算法对明文直接加密，而是通过将明文分组和密码算法的输出进行XOR来产生密文分组。

优点：隐藏了明文模式；结合了分组加密和流密码（分组密码转化为流模式）；可以及时加密传送小于分组的数据。

缺点：不利于并行计算；需要生成秘钥流；对明文的主动攻击是可能的。

四 计数器模式（CTR）

完全的流模式。将瞬时值与计数器连接起来，然后对此进行加密产生密钥流的一个密钥块，再进行XOR操作 。

优点：不泄露明文；仅需实现加密函数；无需填充；可并行计算。

缺点：需要瞬时值IV，难以保证IV的唯一性。

五.密码反馈模式（CFB）

把分组密码当做流密码使用，即密码反馈模式可将DES分组密码置换成流密码。流密码具有密文和明文长度一致、运行实时的性质，这样数据可以在比分组小得多的单元里进行加密。如果需要发送的每个字符长为8比特，就应使用8比特密钥来加密每个字符。如果长度超过8比特，则造成浪费。但是要注意，由于CFB模式中分组密码是以流密码方式使用，所以加密和解密操作完全相同，因此无法适用于公钥密码系统，只能适用于对称密钥密码系统。

密码反馈模式也需要一个初始量，无须保密，但对每条消息必须有一个不同的初始量。

优点：可以处理任意长度的消息，能适应用户不同数据格式的需要。可实现自同步功能。就有有限步的错误传播，除能获得保密性外，还可用于认证。

缺点：对信道错误较敏感，且会造成错误传播。数据加密的速率被降低。

AES算法流程

AES加密算法涉及4种操作：字节替代（SubBytes）、行移位（ShiftRows）、列混淆（MixColumns）和轮密钥加（AddRoundKey）。下图给出了AES加解密的流程，从图中可以看出：

1、解密算法的每一步分别对应加密算法的逆操作；

2、加解密所有操作的顺序正好是相反的。正是由于这几点（再加上加密算法与解密算法每步的操作互逆）保证了算法的正确性。加解密中每轮的密钥分别由种子密钥经过密钥扩展算法得到。算法中16字节的明文、密文和轮子密钥都以一个4x4的矩阵表示。

AddRoundKey （轮密钥加）— 矩阵中的每一个字节都与该次轮密钥（round key）做XOR运算；每个子密钥由密钥生成方案产生。

SubBytes（字节替代） — 通过非线性的替换函数，用查找表的方式把每个字节替换成对应的字节。

ShiftRows（行移位） — 将矩阵中的每个横列进行循环式移位。

MixColumns （列混淆）— 为了充分混合矩阵中各个直行的操作。这个步骤使用线性转换来混合每列的四个字节。

以上为AES在加密中的大致流程。

DES加密