如何使用 Visual C# 加密及解密檔案

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需求

• 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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加密及解密

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加密檔案

1. 啟動 Visual Studio 2005 或 Visual Studio .NET。
2. 按一下 [專案] 下的 [Visual C#]，然後按一下 [範本] 下的 [主控台應用程式]。Visual C# .NET 會為您建立 Static 類別，同時附上一個空的 Main() 程序。
3. 在下列命名空間上使用 using 陳述式 (如後面的範例程式碼所示)：
   • 系統
   • System.Security
   • System.Security.Cryptography
   • System.Text
   • System.IO
   如此您就不必在後面的程式碼中限定這些命名空間的宣告。您必須先使用這些陳述式，才能進行任何其他宣告。

   using System;
   using System.IO;
   using System.Security;
   using System.Security.Cryptography;
   using System.Runtime.InteropServices;
   using System.Text;
   					

4. 產生一個秘密金鑰來加密及解密資料。DESCryptoServiceProvider 是以對稱加密演算法為基礎。對稱加密需要有金鑰及初始化向量 (IV) 來加密資料。如果要解密資料，您必須要有相同的金鑰及相同的 IV。您也必須使用相同的加密演算法。您可以使用下面其中一種方法來產生金鑰：
   • 方法 1 您可以提示使用者輸入密碼。然後使用密碼來做為金鑰及 IV。
   • 方法 2 當您建立新的對稱密碼編譯類別執行個體時，即會自動為工作階段建立新的金鑰及 IV。使用受管理之對稱密碼編譯類別所產生的金鑰及 IV 來加密及解密檔案。
     
     如需有關如何產生及散發金鑰的詳細資訊，請參閱 Microsoft .NET Framework SDK 文件，或參閱下列 Microsoft Developer Network (MSDN) 網站：
     產生用來加密及解密的金鑰 (英文)
     http://msdn.microsoft.com/library/default.asp?url=/library/en-us/cpguide/html/cpcongeneratingkeysforencryptiondecryption.asp (http://msdn.microsoft.com/library/default.asp?url=/library/en-us/cpguide/html/cpcongeneratingkeysforencryptiondecryption.asp)
5. 新增下列函式，為工作階段產生新的金鑰 (如步驟 4 的方法 2 所指示)：

   //  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. 在名為 EncryptFile 的類別中建立方法。EncryptFile 類別必須要有下列三個參數：
   • sInputFilename
   • sOutputFilename
   • sKey (用來加密及解密檔案的秘密金鑰。)

   static void EncryptFile(string sInputFilename,
   		string sOutputFilename,
   		string sKey)
   					

7. 在 EncryptFile 程序中，建立一個輸入 FileStream 物件及一個輸出 FileStream 物件。這些物件可以從目標檔案讀取，也可寫入至目標檔案。

   FileStream fsInput = new FileStream(sInputFilename, 
   				FileMode.Open, 
   				FileAccess.Read);
   
   FileStream fsEncrypted = new FileStream(sOutputFilename, 
   				FileMode.Create, 
   				FileAccess.Write);
   					

8. 宣告 DESCryptoServiceProvider 類別的執行個體。這代表用於該檔案的實際加密及解密技術。此時，如果您偏好使用 RSAsecutiry 或其他密碼編譯技術，您可以建立不同的提供者。

   DESCryptoServiceProvider DES = new DESCryptoServiceProvider();
   					

9. 您必須提供秘密金鑰給密碼編譯提供者，以做為位元組陣列。System.Text 命名空間會提供一個名為 GetBytes() 的函式。GetBytes() 函式的其中一項編碼功能是會採用字串，然後再傳回位元組陣列。每項密碼編譯技術的金鑰大小各不相同。例如，資料加密標準 (DES) 採用 64 位元的金鑰，相當於 8 個位元組或 8 個字元。
   
   如果您不提供金鑰，提供者會隨機產生一個金鑰。如此可成功加密檔案，但無法解密檔案。請注意，您也必須提供初始化向量 (IV)。此值會用來做為加密的一部分。跟金鑰一樣，如果您不提供 IV，就會隨機產生一個 IV 值。因為在加密及解密時，該值必須相同，所以您絕不能允許隨機產生這些值。

   DES.Key = ASCIIEncoding.ASCII.GetBytes(sKey);
   DES.IV = ASCIIEncoding.ASCII.GetBytes(sKey);
   					

10. 使用密碼編譯提供者來取得加密物件 (CreateEncryptor) 及現有的輸出 FileStream 物件，來做為建構函式的一部分，以建立 CryptoStream 類別的執行個體。

    ICryptoTransform desencrypt = DES.CreateEncryptor();
    CryptoStream cryptostream = new CryptoStream(fsEncrypted, 
    					desencrypt, 
    					CryptoStreamMode.Write);
    					

11. 讀取輸入檔，然後寫出至輸出檔。通過 CryptoStream 物件，會在此使用您提供的金鑰來加密檔案。

    byte[] bytearrayinput = new byte[fsInput.Length - 1];
    fsInput.Read(bytearrayinput, 0, bytearrayinput.Length);
    cryptostream.Write(bytearrayinput, 0, bytearrayinput.Length);
    					

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解密檔案

1. 建立一個方法，將其命名為 DecryptFile。解密程序與加密程序類似，但是 DecryptFile 程序與 EncryptFile 程序間有兩個明顯的差異。
   • 建立 CryptoStream 物件時，會使用 CreateDecryptor，而不是使用 CreateEncryptor，以指定該物件的用法。
   • 將解密文字寫入目的地檔案時，CryptoStream 物件即成為來源資料流，而不是目的地資料流。

   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. 將下列程式行新增至 Main() 程序，以呼叫 EncryptFile 及 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. 儲存檔案。執行應用程式。確定用於輸入檔名稱的路徑是指向現有的檔案。

測試程序

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完整的程式碼清單

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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