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如何使用 Visual C# 加密和解密文件

文章编号 : 307010
最后修改 : 2007年1月23日
修订 : 7.3
本文的发布号曾为 CHS307010
有关本文的 Microsoft Visual Basic .NET 版本，请参见 301070 (http://support.microsoft.com/kb/301070/)。
本文引用下面的 Microsoft .NET Framework 类库命名空间：
• System.IO
• System.Security
• System.Security.Cryptography
注意：本文不适用于 Microsoft .NET Framework 2.0。

概要

本文介绍如何使用 Microsoft .NET Framework 提供的加密类对文本文件进行加密以使其处于不可读状态，然后再对该信息进行解密，以恢复到原来的格式。

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要求

下面列出了推荐使用的硬件、软件、网络架构以及所需的 Service Pack：
• Microsoft Windows 2000 Professional、Windows 2000 Server、Windows 2000 Advanced Server、Windows NT 4.0 Server 或 Microsoft Windows XP Professional
• Microsoft Visual Studio 2005 或 Microsoft Visual Studio .NET

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加密和解密

Microsoft .NET Framework 中的 System.Security.Cryptographic 命名空间提供了多种帮助您加密和解密的工具。CryptoStream 类就是所提供的诸多类中的一个。CryptoStream 类设计用于在内容以流的形式输出到文件时加密和解密内容。

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加密文件

要加密文件，请按照下列步骤操作：
1. 启动 Visual Studio 2005 或 Visual Studio .NET。
2. 单击“项目”下的“Visual C#”，然后单击“模板”下的“控制台应用程序”。Visual C# .NET 为您创建一个静态类，以及一个空的 Main() 过程。
3. 对以下命名空间使用 using 语句（如以下示例代码中所示）：
• System
• System.Security
• System.Security.Cryptography
• System.Text
• System.IO
这样，在后面的代码中就不必从这些命名空间中限定声明了。这些语句必须位于任何其他声明之前。 
using System;
            using System.IO;
            using System.Security;
            using System.Security.Cryptography;
            using System.Runtime.InteropServices;
            using System.Text;
4. 生成密钥以加密和解密数据。DESCryptoServiceProvider 基于一种对称加密算法。对称加密需要密钥和初始化矢量 (IV) 来加密数据。要解密该数据，您必须拥有此同一密钥和 IV。您还必须使用相同的加密算法。您可以使用下列方法之一生成密钥：
• 方法 1 您可以提示用户输入密码。然后，将此密码用作密钥和 IV。
• 方法 2 当您创建对称加密类的新实例时，将为会话自动创建一个新的密钥和 IV。使用由受管理的对称加密类生成的密钥和 IV 来加密和解密文件。

有关如何生成和分发密钥的更多信息，请参见 Microsoft .NET Framework SDK 文档，或访问以下 Microsoft Developer Network (MSDN) 网站：
生成加密密钥和解密密钥
http://msdn.microsoft.com/library/default.asp?url=/library/zh-cn/cpguide/html/cpcongeneratingkeysforencryptiondecryption.asp (http://msdn.microsoft.com/library/default.asp?url=/library/zh-cn/cpguide/html/cpcongeneratingkeysforencryptiondecryption.asp)
5. 添加以下函数为会话生成一个新的密钥（按照步骤 4 的方法 2 中的说明)： 
//  Call this function to remove the key from memory after use for security.
            [System.Runtime.InteropServices.DllImport("KERNEL32.DLL", EntryPoint="RtlZeroMemory")]
            public static extern bool ZeroMemory(ref string Destination, int Length);
            // Function to Generate a 64 bits Key.
            static string GenerateKey()
            {
            // Create an instance of Symetric Algorithm. Key and IV is generated automatically.
            DESCryptoServiceProvider desCrypto =(DESCryptoServiceProvider)DESCryptoServiceProvider.Create();
            // Use the Automatically generated key for Encryption.
            return ASCIIEncoding.ASCII.GetString(desCrypto.Key);
            }
6. 在您的类中创建一个命名为 EncryptFile 的方法。EncryptFile 类必须具有以下 3 个参数：
• sInputFilename
• sOutputFilename
• sKey（用于加密和解密文件的密钥。） 
static void EncryptFile(string sInputFilename,
            string sOutputFilename,
            string sKey)
7. 在 EncryptFile 过程中，创建一个输入 FileStream 对象和一个输出 FileStream 对象。这些对象可以从目标文件中读取和向其中写入。 
FileStream fsInput = new FileStream(sInputFilename,
            FileMode.Open,
            FileAccess.Read);
            FileStream fsEncrypted = new FileStream(sOutputFilename,
            FileMode.Create,
            FileAccess.Write);
8. 声明一个 DESCryptoServiceProvider 类的实例。这表示对文件使用的实际加密和解密技术。此时，如果您更喜欢使用 RSAsecutiry 或另一种加密技术，则可以创建一个不同的提供程序。 
DESCryptoServiceProvider DES = new DESCryptoServiceProvider();
9. 必须以字节数组的形式给加密提供程序提供密钥。System.Text 命名空间提供了一个名为 GetBytes() 的函数。GetBytes() 函数的编码特征之一是，它取一个字符串，然后返回一个字节数组。各种加密技术采用的密钥长度是不相同的。例如，数据加密标准 (DES) 使用等于 8 个字节或 8 个字符的 64 位密钥。

如果您不提供密钥，提供程序就会随机生成一个密钥。这将成功地加密文件，但是无法解密文件。请注意，您还必须提供初始化矢量 (IV)。该值用作加密的一部分。与密钥相似，如果您未提供 IV，提供程序就会随机生成一个。由于该值对于加密和解密必须相同，所以不能让提供程序随机生成这些值。 
DES.Key = ASCIIEncoding.ASCII.GetBytes(sKey);
            DES.IV = ASCIIEncoding.ASCII.GetBytes(sKey);
10. 创建一个 CryptoStream 类的实例，方法是：使用加密提供程序获得一个加密对象（CreateEncryptor），并将现有的输出 FileStream 对象作为构造函数的一部分。 
ICryptoTransform desencrypt = DES.CreateEncryptor();
            CryptoStream cryptostream = new CryptoStream(fsEncrypted,
            desencrypt,
            CryptoStreamMode.Write);
11. 读入输入文件，然后写出到输出文件。传递 CryptoStream 对象，文件将使用您提供的密钥加密。 
byte[] bytearrayinput = new byte[fsInput.Length - 1];
            fsInput.Read(bytearrayinput, 0, bytearrayinput.Length);
            cryptostream.Write(bytearrayinput, 0, bytearrayinput.Length);

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解密文件

要解密文件，请按照下列步骤操作：
1. 创建一个方法，然后将它命名为 DecryptFile。解密过程与加密过程相似，但 DecryptFile 过程与 EncryptFile 过程有两个关键区别。
• CryptoStream 对象是使用 CreateDecryptor 而非 CreateEncryptor 创建的，这将指定对象的使用方式。
• 在将解密的文本写入到目标文件时，CryptoStream 对象现在是源，而不是目标流。 
static void DecryptFile(string sInputFilename,
            string sOutputFilename,
            string sKey)
            {
            DESCryptoServiceProvider DES = new DESCryptoServiceProvider();
            //A 64 bit key and IV is required for this provider.
            //Set secret key For DES algorithm.
            DES.Key = ASCIIEncoding.ASCII.GetBytes(sKey);
            //Set initialization vector.
            DES.IV = ASCIIEncoding.ASCII.GetBytes(sKey);
            //Create a file stream to read the encrypted file back.
            FileStream fsread = new FileStream(sInputFilename,
            FileMode.Open,
            FileAccess.Read);
            //Create a DES decryptor from the DES instance.
            ICryptoTransform desdecrypt = DES.CreateDecryptor();
            //Create crypto stream set to read and do a
            //DES decryption transform on incoming bytes.
            CryptoStream cryptostreamDecr = new CryptoStream(fsread,
            desdecrypt,
            CryptoStreamMode.Read);
            //Print the contents of the decrypted file.
            StreamWriter fsDecrypted = new StreamWriter(sOutputFilename);
            fsDecrypted.Write(new StreamReader(cryptostreamDecr).ReadToEnd());
            fsDecrypted.Flush();
            fsDecrypted.Close();
            }
2. 将以下几行添加到 Main() 过程，以调用 EncryptFile 和 DecryptFile： 
static void Main()
            {
            // Must be 64 bits, 8 bytes.
            // Distribute this key to the user who will decrypt this file.
            string sSecretKey;
            // Get the key for the file to encrypt.
            sSecretKey = GenerateKey();
            // For additional security pin the key.
            GCHandle gch = GCHandle.Alloc( sSecretKey,GCHandleType.Pinned );
            // Encrypt the file.
            EncryptFile(@"C:\MyData.txt",
            @"C:\Encrypted.txt",
            sSecretKey);
            // Decrypt the file.
            DecryptFile(@"C:\Encrypted.txt",
            @"C:\Decrypted.txt",
            sSecretKey);
            // Remove the key from memory.
            ZeroMemory(gch.AddrOfPinnedObject(), sSecretKey.Length * 2);
            gch.Free();
            }
3. 保存文件。运行您的应用程序。确保输入文件名使用的路径指向一个现有文件。

测试过程

用一个文本文件 (.txt) 测试此代码，确认它可对此文件进行正确的加密和解密。确保将文件解密到一个新文件（如本文中的 Main() 过程中所示），而不是解密到原来的文件中。检查解密后的文件，然后与原文件进行比较。

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完整代码列表

using System;
using System.IO;
using System.Security;
using System.Security.Cryptography;
using System.Runtime.InteropServices;
using System.Text;
namespace CSEncryptDecrypt
{
class Class1
{
//  Call this function to remove the key from memory after use for security
[System.Runtime.InteropServices.DllImport("KERNEL32.DLL", EntryPoint="RtlZeroMemory")]
public static extern bool ZeroMemory(IntPtr Destination, int Length);
// Function to Generate a 64 bits Key.
static string GenerateKey()
{
// Create an instance of Symetric Algorithm. Key and IV is generated automatically.
DESCryptoServiceProvider desCrypto =(DESCryptoServiceProvider)DESCryptoServiceProvider.Create();
// Use the Automatically generated key for Encryption.
return ASCIIEncoding.ASCII.GetString(desCrypto.Key);
}
static void EncryptFile(string sInputFilename,
string sOutputFilename,
string sKey)
{
FileStream fsInput = new FileStream(sInputFilename,
FileMode.Open,
FileAccess.Read);
FileStream fsEncrypted = new FileStream(sOutputFilename,
FileMode.Create,
FileAccess.Write);
DESCryptoServiceProvider DES = new DESCryptoServiceProvider();
DES.Key = ASCIIEncoding.ASCII.GetBytes(sKey);
DES.IV = ASCIIEncoding.ASCII.GetBytes(sKey);
ICryptoTransform desencrypt = DES.CreateEncryptor();
CryptoStream cryptostream = new CryptoStream(fsEncrypted,
desencrypt,
CryptoStreamMode.Write);
byte[] bytearrayinput = new byte[fsInput.Length];
fsInput.Read(bytearrayinput, 0, bytearrayinput.Length);
cryptostream.Write(bytearrayinput, 0, bytearrayinput.Length);
cryptostream.Close();
fsInput.Close();
fsEncrypted.Close();
}
static void DecryptFile(string sInputFilename,
string sOutputFilename,
string sKey)
{
DESCryptoServiceProvider DES = new DESCryptoServiceProvider();
//A 64 bit key and IV is required for this provider.
//Set secret key For DES algorithm.
DES.Key = ASCIIEncoding.ASCII.GetBytes(sKey);
//Set initialization vector.
DES.IV = ASCIIEncoding.ASCII.GetBytes(sKey);
//Create a file stream to read the encrypted file back.
FileStream fsread = new FileStream(sInputFilename,
FileMode.Open,
FileAccess.Read);
//Create a DES decryptor from the DES instance.
ICryptoTransform desdecrypt = DES.CreateDecryptor();
//Create crypto stream set to read and do a
//DES decryption transform on incoming bytes.
CryptoStream cryptostreamDecr = new CryptoStream(fsread,
desdecrypt,
CryptoStreamMode.Read);
//Print the contents of the decrypted file.
StreamWriter fsDecrypted = new StreamWriter(sOutputFilename);
fsDecrypted.Write(new StreamReader(cryptostreamDecr).ReadToEnd());
fsDecrypted.Flush();
fsDecrypted.Close();
}
static void Main()
{
// Must be 64 bits, 8 bytes.
// Distribute this key to the user who will decrypt this file.
string sSecretKey;
// Get the Key for the file to Encrypt.
sSecretKey = GenerateKey();
// For additional security Pin the key.
GCHandle gch = GCHandle.Alloc( sSecretKey,GCHandleType.Pinned );
// Encrypt the file.
EncryptFile(@"C:\MyData.txt",
@"C:\Encrypted.txt",
sSecretKey);
// Decrypt the file.
DecryptFile(@"C:\Encrypted.txt",
@"C:\Decrypted.txt",
sSecretKey);
// Remove the Key from memory.
ZeroMemory(gch.AddrOfPinnedObject(), sSecretKey.Length * 2);
gch.Free();
}
}
}

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参考

有关加密以及使用 .NET 的加密功能的更多信息，请访问下面的 MSDN 网站：
System.Security.Cryptography 命名空间
http://msdn2.microsoft.com/zh-cn/library/system.security.cryptography(VS.80).aspx (http://msdn2.microsoft.com/zh-cn/library/system.security.cryptography(VS.80).aspx)
Microsoft .NET Framework 开发中心
http://msdn2.microsoft.com/zh-cn/netframework/default.aspx (http://msdn2.microsoft.com/zh-cn/netframework/default.aspx)
有关 Visual C# .NET 的更多一般信息，请访问以下 Usenet 新闻组：
microsoft.public.dotnet.languages.csharp (http://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=5217)

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这篇文章中的信息适用于:
• Microsoft Visual C# 2005
• Microsoft Visual C# .NET 2003 标准版
• Microsoft Visual C# .NET 2002 标准版

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关键字： 
 kbsecurity kbio kbcrypt kbhowtomaster KB307010

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