.NET将原来独立的API和SDK合并到一个框架中，这对于程序开发人员非常有利。它将CryptoAPI改编进.NET的System.Security.Cryptography名字空间，使密码服务摆脱了SDK平台的神秘性，变成了简单的.NET名字空间的使用。由于随着整个框架组件一起共享，密码服务更容易实现了，现在仅仅需要学习System.Security.Cryptography名字空间的功能和用于解决特定方案的类。 

　　加密和解密的算法

　　System.Security.Cryptography名字空间包含了实现安全方案的类，例如加密和解密数据、管理密钥、验证数据的完整性并确保数据没有被篡改等等。本文重点讨论加密和解密。

　　加密和解密的算法分为对称（symmetric）算法和不对称（asymmetric）算法。对称算法在加密和解密数据时使用相同的密钥和初始化矢量，典型的有DES、 TripleDES和Rijndael算法，它适用于不需要传递密钥的情况，主要用于本地文档或数据的加密。不对称算法有两个不同的密钥，分别是公共密钥和私有密钥，公共密钥在网络中传递，用于加密数据，而私有密钥用于解密数据。不对称算法主要有RSA、DSA等，主要用于网络数据的加密。

　　加密和解密本地文档

　　下面的例子是加密和解密本地文本，使用的是Rijndael对称算法。

　　对称算法在数据流通过时对它进行加密。因此首先需要建立一个正常的流（例如I/O流）。文章使用FileStream类将文本文件读入字节数组，也使用该类作为输出机制。

　　接下来定义相应的对象变量。在定义SymmetricAlgorithm抽象类的对象变量时我们可以指定任何一种对称加密算法提供程序。代码使用的是Rijndael算法，但是很容易改为DES或者TripleDES算法。.NET使用强大的随机密钥设置了提供程序的实例，选择自己的密钥是比较危险的，接受计算机产生的密钥是一个更好的选择，文中的代码使用的是计算机产生的密钥。

　　下一步，算法实例提供了一个对象来执行实际数据传输。每种算法都有CreateEncryptor和CreateDecryptor两个方法，它们返回实现ICryptoTransform接口的对象。

　　最后，现在使用BinaryReader的ReadBytes方法读取源文件，它会返回一个字节数组。BinaryReader读取源文件的输入流，在作为CryptoStream.Write方法的参数时调用ReadBytes方法。指定的CryptoStream实例被告知它应该操作的下层流，该对象将执行数据传递，无论流的目的是读或者写。

　　下面是加密和解密一个文本文件的源程序片断：

namespace com.billdawson.crypto
 {
 class TextFileCrypt
 {
 public static void Main(string[] args)
 {
 string file = args[0];
 string tempfile = Path.GetTempFileName();
 //打开指定的文件
 FileStream fsIn = File.Open(file,FileMode.Open,
 FileAccess.Read);
 FileStream fsOut = File.Open(tempfile, FileMode.Open,
 FileAccess.Write);
 //定义对称算法对象实例和接口
 SymmetricAlgorithm symm = new RijndaelManaged();
 ICryptoTransform transform = symm.CreateEncryptor();
 CryptoStream cstream = new CryptoStream(fsOut,transform,
 ryptoStreamMode.Write);BinaryReader br = new BinaryReader(fsIn);
 // 读取源文件到cryptostream 
 cstream.Write(br.ReadBytes((int)fsIn.Length),0,(int)fsIn.Length);
 cstream.FlushFinalBlock();
 cstream.Close();
 fsIn.Close();
 fsOut.Close();Console.WriteLine("created encrypted file {0}", tempfile);
 Console.WriteLine("will now decrypt and show contents");// 反向操作--解密刚才加密的临时文件
 fsIn = File.Open(tempfile,FileMode.Open,FileAccess.Read);
 transform = symm.CreateDecryptor();
 cstream = new CryptoStream(fsIn,transform,
 CryptoStreamMode.Read);StreamReader sr = new StreamReader(cstream);
 Console.WriteLine("decrypted file text: " + sr.ReadToEnd());
 fsIn.Close();
 }
 }
 }

加密网络数据 

　　如果我有一个只想自己看到的文档，我不会简单的通过e-mail发送给你。我将使用对称算法加密它；如果有人截取了它，他们也不能阅读该文档，因为他们没有用于加密的唯一密钥。但是你也没有密钥。我需要使用某种方式将密钥给你，这样你才能解密文档，但是不能冒密钥和文档被截取的风险。

　　非对称算法就是一种解决方案。这类算法使用的两个密钥有如下关系：使用公共密钥加密的信息只能被相应的私有密钥解密。因此，我首要求你给我发送你的公共密钥。在发送给我的途中可能有人会截取它，但是没有关系，因为他们只能使用该密钥给你的信息加密。我使用你的公共密钥加密文档并发送给你。你使用私有密钥解密该文档，这是唯一可以解密的密钥，并且没有通过网络传递。

　　不对称算法比对称算法计算的花费多、速度慢。因此我们不希望在线对话中使用不对称算法加密所有信息。相反，我们使用对称算法。下面的例子中我们使用不对称加密来加密对称密钥。接着就使用对称算法加密了。实际上安全接口层（SSL）建立服务器和浏览器之间的安全对话使用的就是这种工作方式。
示例是一个TCP程序，分为服务器端和客户端。服务器端的工作流程是：

　　 从客户端接收公共密钥。

　　 使用公共密钥加密未来使用的对称密钥。

　　 将加密了的对称密钥发送给客户端。

　　 给客户端发送使用该对称密钥加密的信息。

　　代码如下：

namespace com.billdawson.crypto
 {
 public class CryptoServer
 {
 private const int RSA_KEY_SIZE_BITS = 1024;
 private const int RSA_KEY_SIZE_BYTES = 252;
 private const int TDES_KEY_SIZE_BITS = 192;public static void Main(string[] args)
 {
 int port;
 string msg;
 TcpListener listener;
 TcpClient client;
 SymmetricAlgorithm symm;
 RSACryptoServiceProvider rsa;
 //获取端口
 try
 {
 port = Int32.Parse(args[0]);
 msg = args[1];
 }
 catch
 {
 Console.WriteLine(USAGE);
 return;
 }
 //建立监听
 try
 {
 listener = new TcpListener(port);
 listener.Start();
 Console.WriteLine("Listening on port {0}...",port);client = listener.AcceptTcpClient();
 Console.WriteLine("connection....");
 }
 catch (Exception e)
 {
 Console.WriteLine(e.Message);
 Console.WriteLine(e.StackTrace);
 return;
 }try
 { 
 rsa = new RSACryptoServiceProvider();
 rsa.KeySize = RSA_KEY_SIZE_BITS;// 获取客户端公共密钥
 rsa.ImportParameters(getClientPublicKey(client));symm = new TripleDESCryptoServiceProvider();
 symm.KeySize = TDES_KEY_SIZE_BITS;//使用客户端的公共密钥加密对称密钥并发送给客。
 encryptAndSendSymmetricKey(client, rsa, symm);//使用对称密钥加密信息并发送
 encryptAndSendSecretMessage(client, symm, msg);
 }
 catch (Exception e)
 {
 Console.WriteLine(e.Message);
 Console.WriteLine(e.StackTrace);
 }
 finally
 {
 try
 {
 client.Close();
 listener.Stop();
 }
 catch
 {
 //错误
 }
 Console.WriteLine("Server exiting...");
 }
 }private static RSAParameters getClientPublicKey(TcpClient client)
 {
 // 从字节流获取串行化的公共密钥，通过串并转换写入类的实例
 byte[] buffer = new byte[RSA_KEY_SIZE_BYTES];
 NetworkStream ns = client.GetStream();
 MemoryStream ms = new MemoryStream();
 BinaryFormatter bf = new BinaryFormatter();
 RSAParameters result;int len = 0;
 int totalLen = 0;while(totalLen (len = ns.Read(buffer,0,buffer.Length))>0)
 {
 totalLen+=len;
 ms.Write(buffer, 0, len);
 }ms.Position=0; 
result = (RSAParameters)bf.Deserialize(ms);
 ms.Close();return result;
}
private static void encryptAndSendSymmetricKey(
 TcpClient client,
 RSACryptoServiceProvider rsa,
 SymmetricAlgorithm symm)
 {
 // 使用客户端的公共密钥加密对称密钥
 byte[] symKeyEncrypted;
 byte[] symIVEncrypted;NetworkStream ns = client.GetStream();
symKeyEncrypted = rsa.Encrypt(symm.Key, false);
 symIVEncrypted = rsa.Encrypt(symm.IV, false);ns.Write(symKeyEncrypted, 0, symKeyEncrypted.Length);
 ns.Write(symIVEncrypted, 0, symIVEncrypted.Length); }
private static void encryptAndSendSecretMessage(TcpClient client,
 SymmetricAlgorithm symm,
 string secretMsg)
 {
 // 使用对称密钥和初始化矢量加密信息并发送给客户端
 byte[] msgAsBytes;
 NetworkStream ns = client.GetStream();
 ICryptoTransform transform =
 symm.CreateEncryptor(symm.Key,symm.IV);
 CryptoStream cstream =
 new CryptoStream(ns, transform, CryptoStreamMode.Write);msgAsBytes = Encoding.ASCII.GetBytes(secretMsg);
cstream.Write(msgAsBytes, 0, msgAsBytes.Length);
 cstream.FlushFinalBlock(); 
 } 
 }

发贴心情 
客户端的工作流程是： 

　　 建立和发送公共密钥给服务器。

　　 从服务器接收被加密的对称密钥。

　　 解密该对称密钥并将它作为私有的不对称密钥。

　　 接收并使用不对称密钥解密信息。

　　代码如下：

namespace com.billdawson.crypto
 {
 public class CryptoClient 
 {
 private const int RSA_KEY_SIZE_BITS = 1024;
 private const int RSA_KEY_SIZE_BYTES = 252;
 private const int TDES_KEY_SIZE_BITS = 192;
 private const int TDES_KEY_SIZE_BYTES = 128;
 private const int TDES_IV_SIZE_BYTES = 128;
 public static void Main(string[] args)
 {
 int port;
 string host;
 TcpClient client;
 SymmetricAlgorithm symm;
 RSACryptoServiceProvider rsa;if (args.Length!=2)
 {
 Console.WriteLine(USAGE);
 return;
 }try
 {
 host = args[0];
 port = Int32.Parse(args[1]); 
 }
 catch
 {
 Console.WriteLine(USAGE);
 return;
 }try //连接
 {
 client = new TcpClient();
 client.Connect(host,port);
 }
 catch(Exception e)
 {
 Console.WriteLine(e.Message);
 Console.Write(e.StackTrace);
 return;
 }try
 {
 Console.WriteLine("Connected. Sending public key.");
 rsa = new RSACryptoServiceProvider();
 rsa.KeySize = RSA_KEY_SIZE_BITS;
 sendPublicKey(rsa.ExportParameters(false),client);
 symm = new TripleDESCryptoServiceProvider();
 symm.KeySize = TDES_KEY_SIZE_BITS;MemoryStream ms = getRestOfMessage(client);
 extractSymmetricKeyInfo(rsa, symm, ms);
 showSecretMessage(symm, ms);
 }
 catch(Exception e)
 {
 Console.WriteLine(e.Message);
 Console.Write(e.StackTrace);
 }
 finally
 {
 try
 {
 client.Close();
 }
 catch { //错误
 }
 }
 }private static void sendPublicKey(
 RSAParameters key,
 TcpClient client)
 {
 NetworkStream ns = client.GetStream();
 BinaryFormatter bf = new BinaryFormatter();
 bf.Serialize(ns,key);
 }private static MemoryStream getRestOfMessage(TcpClient client)
 {
 //获取加密的对称密钥、初始化矢量、秘密信息。对称密钥用公共RSA密钥
 //加密，秘密信息用对称密钥加密
 MemoryStream ms = new MemoryStream(); 
 NetworkStream ns = client.GetStream();
 byte[] buffer = new byte[1024];int len=0;
// 将NetStream 的数据写入内存流
 while((len = ns.Read(buffer, 0, buffer.Length))>0)
 {
 ms.Write(buffer, 0, len);
 }
 ms.Position = 0;
 return ms;
 }private static void extractSymmetricKeyInfo(
 RSACryptoServiceProvider rsa,
 SymmetricAlgorithm symm,
 MemoryStream msOrig) 
 {
 MemoryStream ms = new MemoryStream();// 获取TDES密钥--它被公共RSA密钥加密，使用私有密钥解密
 byte[] buffer = new byte[TDES_KEY_SIZE_BYTES];
 msOrig.Read(buffer,0,buffer.Length);
 symm.Key = rsa.Decrypt(buffer,false);// 获取TDES初始化矢量
 buffer = new byte[TDES_IV_SIZE_BYTES];
 msOrig.Read(buffer, 0, buffer.Length);
 symm.IV = rsa.Decrypt(buffer,false);
 }private static void showSecretMessage(
 SymmetricAlgorithm symm,
 MemoryStream msOrig)
 {
 //内存流中的所有数据都被加密了
 byte[] buffer = new byte[1024];
 int len = msOrig.Read(buffer,0,buffer.Length);MemoryStream ms = new MemoryStream();
 ICryptoTransform transform =
 symm.CreateDecryptor(symm.Key,symm.IV);
 CryptoStream cstream =new CryptoStream(ms, transform, 
 CryptoStreamMode.Write);
 cstream.Write(buffer, 0, len);
 cstream.FlushFinalBlock();// 内存流现在是解密信息，是字节的形式，将它转换为字符串
 ms.Position = 0;
 len = ms.Read(buffer,0,(int) ms.Length);
 ms.Close();string msg = Encoding.ASCII.GetString(buffer,0,len);
 Console.WriteLine("The host sent me this secret message:");
 Console.WriteLine(msg); 
 } 
 } 
 }

　　结论

　　使用对称算法加密本地数据时比较适合。在保持代码通用时我们可以选择多种算法，当数据通过特定的CryptoStream时算法使用转换对象加密该数据。需要将数据通过网络发送时，首先使用接收的公共不对称密钥加密对称密钥。

　　本文只涉及到System.Security.Cryptography名字空间的一部分服务。尽管文章保证只有某个私有密钥可以解密相应公共密钥加密的信息，但是它没有保证是谁发送的公共密钥，发送者也可能是假的。需要使用处理数字证书的类来对付该风险。