本文實例講述了基於私鑰加密公鑰解密的RSA算法C#實現方法，是一種應用十分廣泛的算法。分享給大家供大家參考之用。具體方法如下：

一、概述

RSA算法是第一個能同時用於加密和數字簽名的算法，也易於理解和操作。 RSA是被研究得最廣泛的公鑰算法，從提出到現在已近二十年，經歷了各種攻擊的考驗，逐漸為人們接受，普遍認為是目前最優秀的公鑰方案之一。RSA的安全性依賴於大數的因子分解，但並沒有從理論上證明破譯RSA的難度與大數分解難度等價。

RSA的安全性依賴於大數分解。公鑰和私鑰都是兩個大素數（ 大於 100個十進制位）的函數。據猜測，從一個密鑰和密文推斷出明文的難度等同於分解兩個大素數的積。

密鑰對的產生。選擇兩個大素數，p 和q 。計算：

n = p * q

然後隨機選擇加密密鑰e（PS：最常用的e值有3，17和65537，微軟就是使用的65537，采用3個中的任何一個都不存在安全問題），要求 e 和 ( p – 1 ) * ( q – 1 ) 互質。最後，利用Euclid 算法計算解密密鑰d, 滿足

e * d = 1 ( mod ( p – 1 ) * ( q – 1 ) )

其中n和d也要互質。數e和n是公鑰，d是私鑰。兩個素數p和q不再需要，應該丟棄，不要讓任何人知道。

加密信息 m（二進制表示）時，首先把m分成等長數據塊 m1 ,m2,…, mi ，塊長s，其中 2^s <= n, s 盡可能的大。對應的密文是：

ci = mi^e ( mod n ) ( a )

解密時作如下計算：

mi = ci^d ( mod n ) ( b )

.NET提供常用的加密算法類，支持RSA的類是RSACryptoServiceProvider（命名空間：System.Security.Cryptography），但只支持公鑰加密，私鑰解密。RSACryptoServiceProvider類包括：Modulus、Exponent、P、Q、DP、DQ、InverseQ、D等8個屬性，其中Modulus和Exponent就是公鑰，Modulus和D就是私鑰，RSACryptoServiceProvider類提供導出公鑰的方法，也提供導出私鑰的方法，但導出的私鑰包含上面8個屬性，顯然要用RSACryptoServiceProvider實現私鑰加密公鑰是不可行的。

從RSA的原理來看，公鑰加密私鑰解密和私鑰加密公鑰解密應該是等價的，在某些情況下，比如共享軟件加密，我們需要用私鑰加密註冊碼或註冊文件，發給用戶，用戶用公鑰解密註冊碼或註冊文件進行合法性驗證。

二、實現方法

本人利用網上找的一個C#版的大整數類BigInteger（本人認為這是偶發現的效率最高的一個C#版大整數類）來實現私鑰加密公鑰加密（事實上也完全支持公租加密私鑰解密），但沒有使用類BigInteger的大素數生成函數，而是直接使用類RSACryptoServiceProvider來生成大素數。其中加密函數和解密函數的實現如下：

/*
 功能：用指定的私鑰(n,d)加密指定字符串source
*/
private string EncryptString(string source, BigInteger d, BigInteger n)
{
 int len = source.Length;
 int len1 = 0;
 int blockLen = 0;
 if ((len % 128) == 0)
 len1 = len / 128;
 else
 len1 = len / 128 + 1;
 string block = "";
 string temp = "";
 for (int i = 0; i < len1; i++)
 {
 if (len >= 128)
  blockLen = 128;
 else
  blockLen = len;
 block = source.Substring(i * 128, blockLen);
 byte[] oText = System.Text.Encoding.Default.GetBytes(block);
 BigInteger biText = new BigInteger(oText);
 BigInteger biEnText = biText.modPow(d, n);
 string temp1 = biEnText.ToHexString();
 temp += temp1;
 len -= blockLen;
 }
 return temp;
}
/*
 功能：用指定的公鑰(n,e)解密指定字符串source
*/
private string DecryptString(string source, BigInteger e, BigInteger n)
{
 int len = source.Length;
 int len1 = 0;
 int blockLen = 0;
 if ((len % 256) == 0)
 len1 = len / 256;
 else
 len1 = len / 256 + 1;
 string block = "";
 string temp = "";
 for (int i = 0; i < len1; i++)
 {
 if (len >= 256)
  blockLen = 256;
 else
  blockLen = len;
 block = source.Substring(i * 256, blockLen);
 BigInteger biText = new BigInteger(block, 16);
 BigInteger biEnText = biText.modPow(e, n);
 string temp1 = System.Text.Encoding.Default.GetString(biEnText.getBytes());
 temp += temp1;
 len -= blockLen;
 }
 return temp;
}

加密過程和解密過程代碼如下所示：

/*
 加密過程,其中d、n是RSACryptoServiceProvider生成的D、Modulus
*/
private string EncryptProcess(string source, string d, string n)
{
 byte[] N = Convert.FromBase64String(n);
 byte[] D = Convert.FromBase64String(d);
 BigInteger biN = new BigInteger(N);
 BigInteger biD = new BigInteger(D);
 return EncryptString(source, biD, biN);
}
/*
 解密過程,其中e、n是RSACryptoServiceProvider生成的Exponent、Modulus
*/
private string DecryptProcess(string source, string e, string n)
{
 byte[] N = Convert.FromBase64String(n);
 byte[] E = Convert.FromBase64String(e);
 BigInteger biN = new BigInteger(N);
 BigInteger biE = new BigInteger(E);
 return DecryptString(source, biE, biN);
}

相信本文所述對大家的C#程序設計有一定的借鑒價值。

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