C# 加密解密

在 C# 中实现 MD5、RSA 和 DES 的加解密封装，需要针对每种算法的特性选择合适的 .NET API。

MD5 是哈希算法（摘要算法），不可逆，主要用于数据完整性校验或生成指纹，MD5 一般不用于密码存储。密码存储通常使用 PBKDF2、BCrypt 或 Argon2。由于存在碰撞风险，MD5也不常用于高安全需求的数字签名。

MD5 哈希计算封装

• 使用 MD5.Create() 而非过时的 MD5CryptoServiceProvider。
• 必须统一编码（推荐 UTF-8），否则中英文混合字符串在不同环境下的哈希值会不一致。
• 输出通常转换为小写十六进制字符串。

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

public static class Md5Helper
{
/// <summary>
/// 计算字符串的 MD5 哈希值
/// </summary>
/// <param name=\”input\”>原始字符串</param>
/// <returns>32位小写十六进制字符串</returns>
public static string ComputeMd5(string input)
{
if (string.IsNullOrEmpty(input))
throw new ArgumentException(\”Input cannot be null or empty.\”);

// 1. 将字符串转换为字节数组 (务必指定 UTF-8 编码)
byte[] inputBytes = Encoding.UTF8.GetBytes(input);

// 2. 计算哈希
using (MD5 md5 = MD5.Create())
{
byte[] hashBytes = md5.ComputeHash(inputBytes);

// 3. 转换为十六进制字符串并移除短横线，转为小写
return BitConverter.ToString(hashBytes).Replace(\”-\”, \”\”).ToLower();
}
}

/// <summary>
/// 计算文件的 MD5 哈希值 (流式处理，适合大文件)
/// </summary>
public static string ComputeFileMd5(string filePath)
{
if (!System.IO.File.Exists(filePath))
throw new System.IO.FileNotFoundException(\”File not found.\”, filePath);

using (MD5 md5 = MD5.Create())
using (var stream = System.IO.File.OpenRead(filePath))
{
byte[] hashBytes = md5.ComputeHash(stream);
return BitConverter.ToString(hashBytes).Replace(\”-\”, \”\”).ToLower();
}
}
}

RSA 非对称加密与签名封装

• 加密场景：公钥加密，私钥解密。适用于传输少量敏感数据（如会话密钥）。2048位密钥下，OAEP-SHA256 填充模式最多加密约 190 字节数据。超长数据应采用“混合加密”（RSA 加密 AES 密钥，AES 加密数据）。
• 签名场景：私钥签名，公钥验签。用于验证数据来源和完整性。
• 使用 RSA.Create() 以确跨平台兼容性（Windows 使用 CNG，Linux/macOS 使用 OpenSSL）。
• 避免使用 PKCS#1 v1.5 进行加密（存在 Bleichenbacher 攻击风险），推荐使用 OAEP。

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

public class RsaHelper : IDisposable
{
private readonly RSA _rsa;

public RsaHelper(int keySize = 2048)
{
_rsa = RSA.Create(keySize);
}

// 如果已有密钥对，可通过构造函数导入
public RsaHelper(RSA rsaInstance)
{
_rsa = rsaInstance;
}

#region 密钥管理

/// <summary>
/// 导出公钥 (PKCS#8 SubjectPublicKeyInfo 格式, Base64)
/// </summary>
public string ExportPublicKey()
{
byte[] publicKeyBytes = _rsa.ExportSubjectPublicKeyInfo();
return Convert.ToBase64String(publicKeyBytes);
}

/// <summary>
/// 导出私钥 (PKCS#8 PrivateKeyInfo 格式, Base64)
/// 注意：生产环境中私钥应受保护，不要明文持久化
/// </summary>
public string ExportPrivateKey()
{
byte[] privateKeyBytes = _rsa.ExportPkcs8PrivateKey();
return Convert.ToBase64String(privateKeyBytes);
}

/// <summary>
/// 从 Base64 字符串导入私钥
/// </summary>
public void ImportPrivateKey(string privateKeyBase64)
{
byte[] privateKeyBytes = Convert.FromBase64String(privateKeyBase64);
_rsa.ImportPkcs8PrivateKey(privateKeyBytes, out _);
}

#endregion

#region 加密与解密 (公钥加密，私钥解密)

/// <summary>
/// 使用公钥加密数据
/// </summary>
/// <param name=\”plainText\”>明文</param>
/// <param name=\”publicKeyBase64\”>公钥 Base64 字符串</param>
public string Encrypt(string plainText, string publicKeyBase64)
{
using (RSA rsaPublic = RSA.Create())
{
rsaPublic.ImportSubjectPublicKeyInfo(Convert.FromBase64String(publicKeyBase64), out _);

byte[] data = Encoding.UTF8.GetBytes(plainText);

// 使用 OAEP with SHA-256，安全性高于 PKCS1
byte[] encryptedData = rsaPublic.Encrypt(data, RSAEncryptionPadding.OaepS