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C#文件加密解密工具类
完整代码实现
using System;using System.Collections.Generic;using System.Text;using System.Security.Cryptography;using System.IO;
namespace CryptoHelp{ /// <summary> /// 异常处理类 /// </summary> public class CryptoHelpException : ApplicationException { public CryptoHelpException(string msg) : base(msg) { } }
public class CryptoHelp { private const ulong FC_TAG = 0xFC010203040506CF; private const int BUFFER_SIZE = 128 * 1024;
/// <summary> /// 检验两个Byte数组是否相同 /// </summary> private static bool CheckByteArrays(byte[] b1, byte[] b2) { if (b1.Length == b2.Length) { for (int i = 0; i < b1.Length; ++i) { if (b1[i] != b2[i]) return false; } return true; } return false; }
/// <summary> /// 创建Rijndael SymmetricAlgorithm /// </summary> private static SymmetricAlgorithm CreateRijndael(string password, byte[] salt) { PasswordDeriveBytes pdb = new PasswordDeriveBytes(password, salt, "SHA256", 1000); SymmetricAlgorithm sma = Rijndael.Create(); sma.KeySize = 256; sma.Key = pdb.GetBytes(32); sma.Padding = PaddingMode.PKCS7; return sma; }
/// <summary> /// 加密文件随机数生成 /// </summary> private static RandomNumberGenerator rand = new RNGCryptoServiceProvider();
/// <summary> /// 生成指定长度的随机Byte数组 /// </summary> private static byte[] GenerateRandomBytes(int count) { byte[] bytes = new byte[count]; rand.GetBytes(bytes); return bytes; }
/// <summary> /// 加密文件 /// </summary> public static void EncryptFile(string inFile, string outFile, string password) { using (FileStream fin = File.OpenRead(inFile), fout = File.OpenWrite(outFile)) { long lSize = fin.Length; byte[] bytes = new byte[BUFFER_SIZE]; int read = -1;
// 获取IV和salt byte[] IV = GenerateRandomBytes(16); byte[] salt = GenerateRandomBytes(16);
// 创建加密对象 SymmetricAlgorithm sma = CryptoHelp.CreateRijndael(password, salt); sma.IV = IV;
// 在输出文件开始部分写入IV和salt fout.Write(IV, 0, IV.Length); fout.Write(salt, 0, salt.Length);
// 创建散列加密 HashAlgorithm hasher = SHA256.Create(); using (CryptoStream cout = new CryptoStream(fout, sma.CreateEncryptor(), CryptoStreamMode.Write), chash = new CryptoStream(Stream.Null, hasher, CryptoStreamMode.Write)) { BinaryWriter bw = new BinaryWriter(cout); bw.Write(lSize); bw.Write(FC_TAG);
// 读写字节块到加密流缓冲区 while ((read = fin.Read(bytes, 0, bytes.Length)) != 0) { cout.Write(bytes, 0, read); chash.Write(bytes, 0, read); }
chash.Flush(); chash.Close();
// 读取散列 byte[] hash = hasher.Hash; cout.Write(hash, 0, hash.Length); cout.Flush(); cout.Close(); } } }
/// <summary> /// 解密文件 /// </summary> public static void DecryptFile(string inFile, string outFile, string password) { using (FileStream fin = File.OpenRead(inFile), fout = File.OpenWrite(outFile)) { byte[] bytes = new byte[BUFFER_SIZE]; int read = -1; int outValue = 0;
byte[] IV = new byte[16]; fin.Read(IV, 0, 16); byte[] salt = new byte[16]; fin.Read(salt, 0, 16);
SymmetricAlgorithm sma = CryptoHelp.CreateRijndael(password, salt); sma.IV = IV;
HashAlgorithm hasher = SHA256.Create(); using (CryptoStream cin = new CryptoStream(fin, sma.CreateDecryptor(), CryptoStreamMode.Read), chash = new CryptoStream(Stream.Null, hasher, CryptoStreamMode.Write)) { BinaryReader br = new BinaryReader(cin); long lSize = br.ReadInt64(); ulong tag = br.ReadUInt64();
if (FC_TAG != tag) throw new CryptoHelpException("文件被破坏或者密码不正确");
long numReads = lSize / BUFFER_SIZE; long slack = (long)lSize % BUFFER_SIZE;
for (int i = 0; i < numReads; ++i) { read = cin.Read(bytes, 0, bytes.Length); fout.Write(bytes, 0, read); chash.Write(bytes, 0, read); outValue += read; }
if (slack > 0) { read = cin.Read(bytes, 0, (int)slack); fout.Write(bytes, 0, read); chash.Write(bytes, 0, read); outValue += read; }
chash.Flush(); chash.Close();
byte[] curHash = hasher.Hash; byte[] oldHash = new byte[hasher.HashSize / 8]; read = cin.Read(oldHash, 0, oldHash.Length);
if ((oldHash.Length != read) || (!CheckByteArrays(oldHash, curHash))) throw new CryptoHelpException("文件被破坏");
if (outValue != lSize) throw new CryptoHelpException("文件大小不匹配");
fout.Flush(); fout.Close(); } } }
/// <summary> /// 解密文件并返回字符串 /// </summary> public static string DecryptFileToString(string inFile, string outFile, string password) { string result = ""; DecryptFile(inFile, outFile, password);
using (StreamReader sr = new StreamReader(outFile)) { result = sr.ReadToEnd(); }
return result; } }}核心功能解析
1. 加密流程
-
初始化阶段
- 创建文件输入输出流
- 生成16字节的随机IV和salt
- 创建Rijndael加密对象
-
加密阶段
- 将IV和salt写入输出文件
- 创建加密流和哈希流
- 读取源文件并加密
- 计算并写入文件哈希值
2. 解密流程
-
初始化阶段
- 读取IV和salt
- 创建解密对象
- 验证文件标记
-
解密阶段
- 解密文件内容
- 验证文件完整性
- 写入解密后的内容
使用示例
try{ // 加密文件 CryptoHelp.EncryptFile("source.txt", "encrypted.dat", "password123");
// 解密文件 CryptoHelp.DecryptFile("encrypted.dat", "decrypted.txt", "password123");
// 解密并读取为字符串 string content = CryptoHelp.DecryptFileToString("encrypted.dat", "temp.txt", "password123");}catch (CryptoHelpException ex){ Console.WriteLine($"加密解密错误: {ex.Message}");}安全特性
-
加密算法
- 使用Rijndael（AES）算法
- 256位密钥长度
- PKCS7填充模式
-
密钥派生
- 使用PasswordDeriveBytes
- SHA-256哈希算法
- 1000次迭代
-
完整性验证
- SHA-256文件哈希
- 文件标记验证
- 文件大小校验
性能优化
-
缓冲区处理
- 128KB缓冲区
- 流式处理
- 内存优化
-
资源管理
- using语句
- 及时释放资源
- 流的正确关闭
注意事项
-
密码安全
- 使用强密码
- 避免硬编码
- 定期更换
-
错误处理
- 异常捕获
- 完整性验证
- 错误日志
-
文件操作
- 权限检查
- 路径验证
- 备份重要文件
总结
这个加密解密工具类提供了完整的文件安全处理方案，具有以下特点：
-
安全性高
- 强加密算法
- 完整验证机制
- 随机性保证
-
功能完整
- 文件加密解密
- 字符串读取
- 异常处理
-
性能优化
- 缓冲区处理
- 流式操作
- 资源管理
-
易于使用
- 简单接口
- 清晰文档
- 完整示例
该工具类适合用于需要保护敏感文件的场景，如配置文件加密、数据传输加密等。通过合理使用，可以有效保护文件内容的安全性。
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