加密解密

GameFrameX.Foundation.Encryption 是一个功能全面的 .NET 加密库，提供了多种主流加密算法的实现，包括对称加密、非对称加密、国密算法和数字签名等。该库专为游戏开发和企业应用设计，提供高性能、易用的加密解密功能。

特性

🔐 多种加密算法 - 支持AES、RSA、SM2、SM4、DSA、XOR等主流加密算法
🇨🇳 国密算法支持 - 完整支持SM2、SM4国产密码算法
🚀 高性能 - 优化的算法实现，支持快速加密模式
🛡️ 安全可靠 - 遵循密码学最佳实践，提供安全的默认配置
📦 轻量级 - 基于.NET标准库，无额外依赖
🔧 易于使用 - 简洁的API设计，支持多种数据格式

安装

bash

dotnet add package GameFrameX.Foundation.Encryption

主要组件

1. AES对称加密 (AesHelper)

AES（Advanced Encryption Standard）是目前最广泛使用的对称加密算法：

csharp

using GameFrameX.Foundation.Encryption;

// 生成随机密钥和IV
byte[] key = AesHelper.GenerateKey();
byte[] iv = AesHelper.GenerateIV();

// 字符串加密解密
string plainText = "Hello, World!";
string encrypted = AesHelper.Encrypt(plainText, key, iv);
string decrypted = AesHelper.Decrypt(encrypted, key, iv);

// 字节数组加密解密
byte[] data = Encoding.UTF8.GetBytes("敏感数据");
byte[] encryptedBytes = AesHelper.Encrypt(data, key, iv);
byte[] decryptedBytes = AesHelper.Decrypt(encryptedBytes, key, iv);

// 使用密码派生密钥（PBKDF2）
string password = "MySecretPassword";
string salt = "MySalt";
byte[] derivedKey = AesHelper.DeriveKeyFromPassword(password, salt);
string encryptedWithPassword = AesHelper.EncryptWithPassword(plainText, password, salt);
string decryptedWithPassword = AesHelper.DecryptWithPassword(encryptedWithPassword, password, salt);

2. RSA非对称加密 (RsaHelper)

RSA是最常用的非对称加密算法，支持加密解密和数字签名：

csharp

using GameFrameX.Foundation.Encryption;

// 生成RSA密钥对
var (publicKey, privateKey) = RsaHelper.GenerateKeyPair(2048);

// 公钥加密，私钥解密
string message = "机密信息";
string encrypted = RsaHelper.Encrypt(message, publicKey);
string decrypted = RsaHelper.Decrypt(encrypted, privateKey);

// 私钥签名，公钥验证
string dataToSign = "需要签名的数据";
string signature = RsaHelper.Sign(dataToSign, privateKey);
bool isValid = RsaHelper.Verify(dataToSign, signature, publicKey);

// 字节数组操作
byte[] dataBytes = Encoding.UTF8.GetBytes("二进制数据");
byte[] encryptedBytes = RsaHelper.Encrypt(dataBytes, publicKey);
byte[] decryptedBytes = RsaHelper.Decrypt(encryptedBytes, privateKey);

// 大数据分块加密（RSA有长度限制）
byte[] largeData = new byte[1000];
byte[] encryptedLargeData = RsaHelper.EncryptLargeData(largeData, publicKey);
byte[] decryptedLargeData = RsaHelper.DecryptLargeData(encryptedLargeData, privateKey);

3. SM2国密椭圆曲线加密 (Sm2Helper)

SM2是中国国家密码管理局发布的椭圆曲线公钥密码算法：

csharp

using GameFrameX.Foundation.Encryption;

// 生成SM2密钥对
var (publicKey, privateKey) = Sm2Helper.GenerateKeyPair();

// 公钥加密，私钥解密
string plainText = "国密加密测试";
string encrypted = Sm2Helper.Encrypt(plainText, publicKey);
string decrypted = Sm2Helper.Decrypt(encrypted, privateKey);

// 数字签名和验证
string dataToSign = "需要签名的重要文档";
string signature = Sm2Helper.Sign(dataToSign, privateKey);
bool isValid = Sm2Helper.Verify(dataToSign, signature, publicKey);

// 字节数组操作
byte[] data = Encoding.UTF8.GetBytes("国密算法测试数据");
byte[] encryptedData = Sm2Helper.Encrypt(data, publicKey);
byte[] decryptedData = Sm2Helper.Decrypt(encryptedData, privateKey);

// 密钥交换（ECDH）
var (alicePublic, alicePrivate) = Sm2Helper.GenerateKeyPair();
var (bobPublic, bobPrivate) = Sm2Helper.GenerateKeyPair();
byte[] aliceSharedKey = Sm2Helper.GenerateSharedKey(alicePrivate, bobPublic);
byte[] bobSharedKey = Sm2Helper.GenerateSharedKey(bobPrivate, alicePublic);
// aliceSharedKey 和 bobSharedKey 相同，可用作对称加密密钥

4. SM4国密分组加密 (Sm4Helper)

SM4是中国国家标准的分组密码算法：

csharp

using GameFrameX.Foundation.Encryption;

// 生成SM4密钥
byte[] key = Sm4Helper.GenerateKey();

// ECB模式加密解密（不推荐用于生产环境）
string plainText = "SM4加密测试";
string encryptedECB = Sm4Helper.EncryptECB(plainText, key);
string decryptedECB = Sm4Helper.DecryptECB(encryptedECB, key);

// CBC模式加密解密（推荐）
byte[] iv = Sm4Helper.GenerateIV();
string encryptedCBC = Sm4Helper.EncryptCBC(plainText, key, iv);
string decryptedCBC = Sm4Helper.DecryptCBC(encryptedCBC, key, iv);

// 字节数组操作
byte[] data = Encoding.UTF8.GetBytes("国密SM4算法");
byte[] encryptedBytes = Sm4Helper.EncryptCBC(data, key, iv);
byte[] decryptedBytes = Sm4Helper.DecryptCBC(encryptedBytes, key, iv);

// 流式加密（适用于大文件）
using var inputStream = new MemoryStream(data);
using var outputStream = new MemoryStream();
Sm4Helper.EncryptStream(inputStream, outputStream, key, iv);

5. DSA数字签名算法 (DsaHelper)

DSA（Digital Signature Algorithm）专门用于数字签名：

csharp

using GameFrameX.Foundation.Encryption;

// 生成DSA密钥对
var (publicKey, privateKey) = DsaHelper.GenerateKeyPair(2048);

// 数字签名
string document = "重要合同内容";
string signature = DsaHelper.Sign(document, privateKey);

// 签名验证
bool isValid = DsaHelper.Verify(document, signature, publicKey);
Console.WriteLine($"签名验证结果: {isValid}");

// 字节数组签名
byte[] documentBytes = Encoding.UTF8.GetBytes("二进制文档");
byte[] signatureBytes = DsaHelper.Sign(documentBytes, privateKey);
bool isBytesValid = DsaHelper.Verify(documentBytes, signatureBytes, publicKey);

// 哈希签名（提高性能）
string documentHash = "SHA256哈希值";
string hashSignature = DsaHelper.SignHash(documentHash, privateKey);
bool isHashValid = DsaHelper.VerifyHash(documentHash, hashSignature, publicKey);

6. XOR异或加密 (XorHelper)

XOR是一种简单但有效的加密方式，适用于快速加密场景：

csharp

using GameFrameX.Foundation.Encryption;

// 准备数据和密钥
byte[] data = Encoding.UTF8.GetBytes("需要加密的数据");
byte[] key = Encoding.UTF8.GetBytes("MySecretKey");

// 完整加密解密
byte[] encrypted = XorHelper.GetXorBytes(data, key);
byte[] decrypted = XorHelper.GetXorBytes(encrypted, key); // XOR的可逆性

// 快速加密（只加密前220字节，适用于大文件头部加密）
byte[] quickEncrypted = XorHelper.GetQuickXorBytes(data, key);
byte[] quickDecrypted = XorHelper.GetQuickXorBytes(quickEncrypted, key);

// 原地加密（节省内存）
byte[] dataToEncrypt = (byte[])data.Clone();
XorHelper.GetSelfXorBytes(dataToEncrypt, key); // 直接修改原数组
XorHelper.GetSelfXorBytes(dataToEncrypt, key); // 再次异或恢复原数据

// 部分加密（指定范围）
byte[] partialEncrypted = XorHelper.GetXorBytes(data, 5, 10, key); // 从索引5开始，加密10个字节

// 快速原地加密
byte[] quickData = (byte[])data.Clone();
XorHelper.GetQuickSelfXorBytes(quickData, key);

高级用法示例

混合加密（RSA + AES）

结合非对称和对称加密的优势：

csharp

// 生成RSA密钥对和AES密钥
var (rsaPublic, rsaPrivate) = RsaHelper.GenerateKeyPair(2048);
byte[] aesKey = AesHelper.GenerateKey();
byte[] aesIV = AesHelper.GenerateIV();

// 大数据用AES加密
string largeData = "这是一个很长的数据...";
string encryptedData = AesHelper.Encrypt(largeData, aesKey, aesIV);

// AES密钥用RSA加密
string encryptedAesKey = RsaHelper.Encrypt(Convert.ToBase64String(aesKey), rsaPublic);
string encryptedAesIV = RsaHelper.Encrypt(Convert.ToBase64String(aesIV), rsaPublic);

// 解密过程
byte[] decryptedAesKey = Convert.FromBase64String(RsaHelper.Decrypt(encryptedAesKey, rsaPrivate));
byte[] decryptedAesIV = Convert.FromBase64String(RsaHelper.Decrypt(encryptedAesIV, rsaPrivate));
string decryptedData = AesHelper.Decrypt(encryptedData, decryptedAesKey, decryptedAesIV);

文件加密

csharp

// 文件加密示例
public static void EncryptFile(string inputFile, string outputFile, byte[] key, byte[] iv)
{
    using var inputStream = File.OpenRead(inputFile);
    using var outputStream = File.Create(outputFile);
    
    // 使用AES加密文件流
    using var cryptoStream = AesHelper.CreateEncryptStream(outputStream, key, iv);
    inputStream.CopyTo(cryptoStream);
}

// 大文件快速加密（只加密文件头）
public static void QuickEncryptFile(string filePath, byte[] key)
{
    byte[] fileHeader = File.ReadAllBytes(filePath).Take(220).ToArray();
    byte[] encryptedHeader = XorHelper.GetQuickXorBytes(fileHeader, key);
    
    // 将加密后的头部写回文件
    using var stream = File.OpenWrite(filePath);
    stream.Write(encryptedHeader, 0, encryptedHeader.Length);
}

数字证书和签名链

csharp

// 创建签名链
public class DocumentSignatureChain
{
    private readonly List<(string signer, string signature)> _signatures = new();
    
    public void AddSignature(string document, string signer, string privateKey)
    {
        // 对文档和之前的签名一起签名
        string contentToSign = document + string.Join("", _signatures.Select(s => s.signature));
        string signature = RsaHelper.Sign(contentToSign, privateKey);
        _signatures.Add((signer, signature));
    }
    
    public bool VerifyChain(string document, Dictionary<string, string> publicKeys)
    {
        string content = document;
        foreach (var (signer, signature) in _signatures)
        {
            if (!publicKeys.ContainsKey(signer))
                return false;
                
            if (!RsaHelper.Verify(content, signature, publicKeys[signer]))
                return false;
                
            content += signature;
        }
        return true;
    }
}

性能优化建议

1. 密钥管理

csharp

// 好的做法：重用密钥对象
public class EncryptionService
{
    private static readonly byte[] _aesKey = AesHelper.GenerateKey();
    private static readonly byte[] _aesIV = AesHelper.GenerateIV();
    
    public string EncryptData(string data)
    {
        return AesHelper.Encrypt(data, _aesKey, _aesIV);
    }
}

// 避免：每次都生成新密钥
// string encrypted = AesHelper.Encrypt(data, AesHelper.GenerateKey(), AesHelper.GenerateIV());

2. 大数据处理

csharp

// 好的做法：使用流式处理
public static void EncryptLargeFile(string inputFile, string outputFile, byte[] key, byte[] iv)
{
    const int bufferSize = 64 * 1024; // 64KB缓冲区
    using var input = File.OpenRead(inputFile);
    using var output = File.Create(outputFile);
    using var cryptoStream = AesHelper.CreateEncryptStream(output, key, iv);
    
    input.CopyTo(cryptoStream, bufferSize);
}

// 避免：一次性加载整个文件到内存
// byte[] allData = File.ReadAllBytes(largeFile);

3. 选择合适的算法

csharp

// 性能对比（仅供参考）
// XOR: 最快，适用于简单混淆
// AES: 快速，适用于大量数据
// SM4: 中等，国密要求场景
// RSA: 较慢，适用于密钥交换和签名
// SM2: 较慢，国密要求的非对称加密

// 根据场景选择
public static class EncryptionStrategy
{
    public static byte[] EncryptBySize(byte[] data, EncryptionLevel level)
    {
        return level switch
        {
            EncryptionLevel.Fast when data.Length > 1024 => 
                XorHelper.GetQuickXorBytes(data, GetXorKey()),
            EncryptionLevel.Standard => 
                AesHelper.Encrypt(data, GetAesKey(), GetAesIV()),
            EncryptionLevel.High => 
                RsaHelper.Encrypt(data, GetRsaPublicKey()),
            _ => data
        };
    }
}

安全最佳实践

1. 密钥安全

csharp

// 好的做法：使用安全的密钥存储
public class SecureKeyManager
{
    public static byte[] GetKey(string keyName)
    {
        // 从安全存储（如Azure Key Vault、Windows DPAPI等）获取密钥
        return SecureStorage.GetKey(keyName);
    }
    
    public static void StoreKey(string keyName, byte[] key)
    {
        // 安全存储密钥
        SecureStorage.StoreKey(keyName, key);
        
        // 清除内存中的密钥
        Array.Clear(key, 0, key.Length);
    }
}

// 避免：硬编码密钥
// const string HardcodedKey = "MySecretKey123"; // 不安全！

2. 随机数生成

csharp

// 好的做法：使用密码学安全的随机数生成器
public static byte[] GenerateSecureRandom(int length)
{
    using var rng = RandomNumberGenerator.Create();
    byte[] randomBytes = new byte[length];
    rng.GetBytes(randomBytes);
    return randomBytes;
}

// 避免：使用普通Random类生成密钥
// var random = new Random();
// byte[] key = new byte[32];
// random.NextBytes(key); // 不安全！

3. 错误处理

csharp

public static class SafeEncryption
{
    public static string SafeEncrypt(string data, byte[] key, byte[] iv)
    {
        try
        {
            return AesHelper.Encrypt(data, key, iv);
        }
        catch (CryptographicException ex)
        {
            // 记录错误但不暴露敏感信息
            Logger.LogError("Encryption failed", ex);
            throw new ApplicationException("加密操作失败");
        }
        finally
        {
            // 清理敏感数据
            if (key != null) Array.Clear(key, 0, key.Length);
            if (iv != null) Array.Clear(iv, 0, iv.Length);
        }
    }
}

国密算法合规

对于需要符合中国密码法规的应用：

csharp

// 国密合规示例
public class GMCompliantEncryption
{
    // 使用SM4进行对称加密
    public static string EncryptWithSM4(string data, byte[] key)
    {
        byte[] iv = Sm4Helper.GenerateIV();
        return Sm4Helper.EncryptCBC(data, key, iv);
    }
    
    // 使用SM2进行非对称加密和签名
    public static (string encrypted, string signature) SecureWithSM2(
        string data, string publicKey, string privateKey)
    {
        string encrypted = Sm2Helper.Encrypt(data, publicKey);
        string signature = Sm2Helper.Sign(data, privateKey);
        return (encrypted, signature);
    }
    
    // 混合使用SM2和SM4
    public static string HybridGMEncrypt(string data, string sm2PublicKey)
    {
        // 生成SM4密钥
        byte[] sm4Key = Sm4Helper.GenerateKey();
        byte[] sm4IV = Sm4Helper.GenerateIV();
        
        // 用SM4加密数据
        string encryptedData = Sm4Helper.EncryptCBC(data, sm4Key, sm4IV);
        
        // 用SM2加密SM4密钥
        string encryptedKey = Sm2Helper.Encrypt(Convert.ToBase64String(sm4Key), sm2PublicKey);
        string encryptedIV = Sm2Helper.Encrypt(Convert.ToBase64String(sm4IV), sm2PublicKey);
        
        // 组合结果
        return $"{encryptedKey}|{encryptedIV}|{encryptedData}";
    }
}

测试和验证

csharp

// 加密算法测试示例
[TestClass]
public class EncryptionTests
{
    [TestMethod]
    public void AES_EncryptDecrypt_ShouldReturnOriginalData()
    {
        // Arrange
        string original = "测试数据";
        byte[] key = AesHelper.GenerateKey();
        byte[] iv = AesHelper.GenerateIV();
        
        // Act
        string encrypted = AesHelper.Encrypt(original, key, iv);
        string decrypted = AesHelper.Decrypt(encrypted, key, iv);
        
        // Assert
        Assert.AreEqual(original, decrypted);
        Assert.AreNotEqual(original, encrypted);
    }
    
    [TestMethod]
    public void RSA_SignVerify_ShouldValidateSignature()
    {
        // Arrange
        var (publicKey, privateKey) = RsaHelper.GenerateKeyPair(2048);
        string data = "需要签名的数据";
        
        // Act
        string signature = RsaHelper.Sign(data, privateKey);
        bool isValid = RsaHelper.Verify(data, signature, publicKey);
        bool isInvalid = RsaHelper.Verify(data + "篡改", signature, publicKey);
        
        // Assert
        Assert.IsTrue(isValid);
        Assert.IsFalse(isInvalid);
    }
}

📄 许可证

本项目采用 Apache 许可证（版本 2.0）进行分发和使用。详细信息请参阅项目根目录中的 LICENSE 文件。

🤝 贡献

欢迎提交 Issue 和 Pull Request 来帮助改进这个项目。

📞 支持

如果您在使用过程中遇到问题，请通过以下方式获取帮助：

提交 GitHub Issue
查看项目文档: https://gameframex.doc.alianblank.com
参考单元测试了解更多用法

GameFrameX.Foundation.Encryption 致力于为.NET应用提供安全、高效、易用的加密解决方案，满足从游戏开发到企业应用的各种加密需求。

管理端接口

客户端接口

Web管理端

扩展

加密解密

特性

安装

主要组件

1. AES对称加密 (AesHelper)

2. RSA非对称加密 (RsaHelper)

3. SM2国密椭圆曲线加密 (Sm2Helper)

4. SM4国密分组加密 (Sm4Helper)

5. DSA数字签名算法 (DsaHelper)

6. XOR异或加密 (XorHelper)

高级用法示例

混合加密（RSA + AES）

文件加密

数字证书和签名链

性能优化建议

1. 密钥管理

2. 大数据处理

3. 选择合适的算法

安全最佳实践

1. 密钥安全

2. 随机数生成

3. 错误处理

国密算法合规

测试和验证

📄 许可证

🤝 贡献

📞 支持

加密解密 ​

特性 ​

安装 ​

主要组件 ​

1. AES对称加密 (AesHelper) ​

2. RSA非对称加密 (RsaHelper) ​

3. SM2国密椭圆曲线加密 (Sm2Helper) ​

4. SM4国密分组加密 (Sm4Helper) ​

5. DSA数字签名算法 (DsaHelper) ​

6. XOR异或加密 (XorHelper) ​

高级用法示例 ​

混合加密（RSA + AES） ​

文件加密 ​

数字证书和签名链 ​

性能优化建议 ​

1. 密钥管理 ​

2. 大数据处理 ​

3. 选择合适的算法 ​

安全最佳实践 ​

1. 密钥安全 ​

2. 随机数生成 ​

3. 错误处理 ​

国密算法合规 ​

测试和验证 ​

📄 许可证 ​

🤝 贡献 ​

📞 支持 ​

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特性

安装

主要组件

1. AES对称加密 (AesHelper)

2. RSA非对称加密 (RsaHelper)

3. SM2国密椭圆曲线加密 (Sm2Helper)

4. SM4国密分组加密 (Sm4Helper)

5. DSA数字签名算法 (DsaHelper)

6. XOR异或加密 (XorHelper)

高级用法示例

混合加密（RSA + AES）

文件加密

数字证书和签名链

性能优化建议

1. 密钥管理

2. 大数据处理

3. 选择合适的算法

安全最佳实践

1. 密钥安全

2. 随机数生成

3. 错误处理

国密算法合规

测试和验证

📄 许可证

🤝 贡献

📞 支持