加密密钥

本文介绍如何使用标准密钥派生函数来派生密钥，以及如何使用对称和非对称密钥加密内容。

对称密钥

对称密钥加密（也称为密钥加密）要求用于加密的密钥也用于解密。 可以使用 SymmetricKeyAlgorithmProvider 类指定对称算法并创建或导入密钥。 可以使用 CryptographicEngine 类上的静态方法通过算法和密钥来加密和解密数据。

对称密钥加密通常使用块密码和块密码模式。 块密码是一个对称加密函数，用于对固定大小块进行操作。 如果要加密的消息长度超过块长度，则必须使用块密码模式。 块密码模式是使用块密码生成的对称加密函数。 它将纯文本加密为一系列固定大小块。 应用支持以下模式：

• ECB（电子代码示例）模式单独加密消息的每个块。 这不被视为安全加密模式。
• CBC（密文块链接）模式使用先前的密文块来混淆当前块。 您必须确定要用于第一个区块的值。 此值称为初始化向量（IV）。
• CCM 模式（计数器与 CBC-MAC）将 CBC 块密码模式与消息认证码（MAC）结合在一起。
• GCM （Galois 计数器模式）模式将计数器加密模式与 Galois 身份验证模式相结合。

某些模式（如 CBC）要求对第一个密码文本块使用初始化向量（IV）。 以下是常见的初始化向量。 调用 CryptographicEngine.Encrypt 时指定 IV。 在大多数情况下，重要的是决不能使用同一密钥重复使用 IV。

• 已修复对所有要加密的消息使用相同的 IV。 不推荐使用会泄漏信息的东西。
• 计数器递增每个块的 IV。
• 随机创建伪随机 IV。 可以使用 CryptographicBuffer.GenerateRandom 创建 IV。
• Nonce-Generated 对要加密的每个消息使用唯一编号。 通常，nonce 是经过修改的消息或事务标识符。 nonce 不必保密，但不应在同一密钥下重复使用。

大多数模式要求纯文本的长度正好是块大小的倍数。 通常，这需要对纯文本进行填充，以获得合适的长度。

虽然块加密加密固定大小的数据块，但流加密器是对称加密函数，可将纯文本位与伪随机位流（称为密钥流）组合在一起，以生成密码文本。 某些块密码模式（如输出反馈模式（OTF）和计数器模式（CTR）有效地将块密码转换为流密码。 但是，RC4 等实际流加密器通常能够以比块密码模式更高的速度运行。

以下示例演示如何使用 SymmetricKeyAlgorithmProvider 类创建对称密钥，并使用它来加密和解密数据。

非对称密钥

非对称密钥加密（也称为公钥加密）使用公钥和私钥来执行加密和解密。 密钥不同，但在数学上是相关的。 通常私钥是保密的，用于解密数据，而公钥则分发给相关方，并用于加密数据。 非对称加密也可用于对数据进行签名。

由于非对称加密比对称加密慢得多，因此很少用于直接加密大量数据。 相反，它通常以以下方式用于加密密钥。

• Alice 要求 Bob 发送她唯一加密的消息。
• Alice 创建一个私钥/公钥对，保留她的私钥机密并发布她的公钥。
• 鲍勃有一条他想发送给 Alice 的消息。
• Bob 创建对称密钥。
• Bob 使用他的新对称密钥将消息加密给 Alice。
• Bob 使用 Alice 的公钥对对称密钥进行加密。
• Bob 将加密的消息和加密的对称密钥发送到 Alice（信封）。
• Alice 使用她的私钥（从专用/公共对）解密 Bob 的对称密钥。
• Alice 使用 Bob 的对称密钥解密消息。

可以使用 AsymmetricKeyAlgorithmProvider 对象指定非对称算法或签名算法、创建或导入临时密钥对，或导入密钥对的公钥部分。

派生密钥

通常需要从共享机密派生其他密钥。 可以使用 KeyDerivationAlgorithmProvider 类和 KeyDerivationParameters 类中的以下专用方法之一来派生密钥。

对象	说明
BuildForPbkdf2	创建 KeyDerivationParameters 对象，以便在基于密码的密钥派生函数 2（PBKDF2）中使用。
BuildForSP800108	创建一个 KeyDerivationParameters 对象，用于在计数器模式下使用基于哈希的消息身份验证码（HMAC）的密钥派生函数。
BuildForSP80056a	创建用于 SP800-56A 密钥派生函数的 KeyDerivationParameters 对象。