Пошаговое руководство. Шифрование и расшифровка строк в Visual Basic

В этом пошаговом руководстве показано, как использовать TripleDES класс для шифрования и расшифровки строк с помощью алгоритма тройного шифрования данных (3DES). Первым шагом является создание простого класса оболочки, который инкапсулирует алгоритм 3DES и сохраняет зашифрованные данные в виде строки в кодировке base-64. Затем эта оболочка используется для безопасного хранения данных частного пользователя в общедоступном текстовом файле.

Вы можете использовать шифрование для защиты секретов пользователей (например, паролей) и для того, чтобы учетные данные не читались несанкционированными пользователями. Это может защитить личность авторизованного пользователя от кражи, что защищает активы пользователя и обеспечивает неотказуемость. Шифрование также может защитить данные пользователя от доступа к неавторизованным пользователям.

Дополнительные сведения см. в разделе "Криптографические службы".

Это важно

Алгоритмы Rijndael (теперь называются расширенным шифрованием (AES)) и тройным стандартом шифрования данных (3DES) обеспечивают большую безопасность, чем DES, так как они являются более вычислительными. Дополнительные сведения см. в разделах DES и Rijndael.

Создание оболочки шифрования

1. Simple3Des Создайте класс, чтобы инкапсулировать методы шифрования и расшифровки.

   Public NotInheritable Class Simple3Des
   End Class
   

2. Добавьте импорт пространства имен шифрования в начало файла, содержащего Simple3Des класс.

   Imports System.Security.Cryptography
   

3. В классе Simple3Des добавьте закрытые поля для хранения поставщика криптографических служб 3DES, указанного ключа, а также версии формата, размера соли и числа итераций.

   Private TripleDes As TripleDES = TripleDES.Create()
   
   Private Const FormatVersion As Byte = 1
   Private Const SaltSize As Integer = 16
   Private Const Iterations As Integer = 600000
   Private ReadOnly Key As String
   

4. Добавьте закрытый метод, который создает массив байтов из указанного ключа и соли.

   Private Function DeriveKey(ByVal salt() As Byte) As Byte()
       ' Derive a key from the specified key and the salt.
       Using kdf As New Rfc2898DeriveBytes(
           Key, salt, Iterations, HashAlgorithmName.SHA256)
   
           Return kdf.GetBytes(TripleDes.KeySize \ 8)
       End Using
   End Function
   

5. Добавьте конструктор, который хранит указанный ключ.

   Параметр key управляет методами EncryptData и DecryptData.

   Sub New(ByVal key As String)
       ' Store the key. The encryption key and IV are created per message.
       Me.Key = key
   End Sub
   

6. Добавьте открытый метод, который шифрует строку.

   Public Function EncryptData( 
       ByVal plaintext As String) As String
   
       ' Create a new salt and initialization vector for this message.
       Dim salt(SaltSize - 1) As Byte
       Using rng As RandomNumberGenerator = RandomNumberGenerator.Create()
           rng.GetBytes(salt)
       End Using
   
       TripleDes.Key = DeriveKey(salt)
       TripleDes.GenerateIV()
   
       ' Convert the plaintext string to a byte array.
       Dim plaintextBytes() As Byte = 
           System.Text.Encoding.Unicode.GetBytes(plaintext)
   
       ' Create the stream.
       Dim ms As New System.IO.MemoryStream
       ' Write the format version, salt, and initialization vector in front of
       ' the cipher text. The version identifies the salt length and iteration count.
       ms.WriteByte(FormatVersion)
       ms.Write(salt, 0, salt.Length)
       ms.Write(TripleDes.IV, 0, TripleDes.IV.Length)
   
       ' Create the encoder to write to the stream.
       Dim encStream As New CryptoStream(ms, 
           TripleDes.CreateEncryptor(), 
           System.Security.Cryptography.CryptoStreamMode.Write)
   
       ' Use the crypto stream to write the byte array to the stream.
       encStream.Write(plaintextBytes, 0, plaintextBytes.Length)
       encStream.FlushFinalBlock()
   
       ' Convert the encrypted stream to a printable string.
       Return Convert.ToBase64String(ms.ToArray)
   End Function
   

7. Добавьте открытый метод, расшифровывющий строку.

   Public Function DecryptData( 
       ByVal encryptedtext As String) As String
   
       ' Convert the encrypted text string to a byte array.
       Dim encryptedBytes() As Byte = Convert.FromBase64String(encryptedtext)
   
       ' Read the header that precedes the cipher text. Only one format
       ' version exists, so reject anything else.
       Dim ivSize As Integer = TripleDes.BlockSize \ 8
       Dim headerSize As Integer = 1 + SaltSize + ivSize
       If encryptedBytes.Length < headerSize OrElse
           encryptedBytes(0) <> FormatVersion Then
   
           Throw New CryptographicException(
               "The encrypted data is not in the expected format.")
       End If
   
       Dim salt(SaltSize - 1) As Byte
       Dim iv(ivSize - 1) As Byte
       Array.Copy(encryptedBytes, 1, salt, 0, SaltSize)
       Array.Copy(encryptedBytes, 1 + SaltSize, iv, 0, ivSize)
   
       TripleDes.Key = DeriveKey(salt)
       TripleDes.IV = iv
   
       ' Create the stream.
       Dim ms As New System.IO.MemoryStream
       ' Create the decoder to write to the stream.
       Dim decStream As New CryptoStream(ms, 
           TripleDes.CreateDecryptor(), 
           System.Security.Cryptography.CryptoStreamMode.Write)
   
       ' Use the crypto stream to write the byte array to the stream.
       decStream.Write(encryptedBytes, headerSize, 
           encryptedBytes.Length - headerSize)
       decStream.FlushFinalBlock()
   
       ' Convert the plaintext stream to a string.
       Return System.Text.Encoding.Unicode.GetString(ms.ToArray)
   End Function
   

   Теперь класс оболочки можно использовать для защиты ресурсов пользователей. В этом примере он используется для безопасного хранения данных частного пользователя в общедоступном текстовом файле.

Проверка оболочки шифрования

1. В отдельном классе добавьте метод, использующий метод оболочки EncryptData для шифрования строки и записи его в папку "Мои документы".

   Sub TestEncoding()
       Dim plainText As String = InputBox("Enter the plain text:")
       Dim password As String = InputBox("Enter the password:")
   
       Dim wrapper As New Simple3Des(password)
       Dim cipherText As String = wrapper.EncryptData(plainText)
   
       MsgBox("The cipher text is: " & cipherText)
       My.Computer.FileSystem.WriteAllText( 
           My.Computer.FileSystem.SpecialDirectories.MyDocuments & 
           "\cipherText.txt", cipherText, False)
   End Sub
   

2. Добавьте метод, который считывает зашифрованную строку из папки "Мои документы" пользователя и расшифровывает строку с помощью метода оболочки DecryptData .

   Sub TestDecoding()
       Dim cipherText As String = My.Computer.FileSystem.ReadAllText( 
           My.Computer.FileSystem.SpecialDirectories.MyDocuments & 
               "\cipherText.txt")
       Dim password As String = InputBox("Enter the password:")
       Dim wrapper As New Simple3Des(password)
   
       ' DecryptData throws if the wrong password is used.
       Try
           Dim plainText As String = wrapper.DecryptData(cipherText)
           MsgBox("The plain text is: " & plainText)
       Catch ex As System.Security.Cryptography.CryptographicException
           MsgBox("The data could not be decrypted with the password.")
       End Try
   End Sub
   

3. Добавьте код интерфейса пользователя для вызова методов TestEncoding и TestDecoding.

4. Запустите приложение.

   При тестировании приложения обратите внимание, что он не расшифровывает данные, если указан неправильный пароль.

См. также

• System.Security.Cryptography
• DESCryptoServiceProvider
• DES
• TripleDES
• Rijndael
• Криптографические службы