.NET 中加密、簽章和雜湊演算法的概觀

通常會使用密碼編譯情況是，兩方 (Alice 和 Bob) 透過不安全的通道通訊時。 Alice 和 Bob 想確保兩人間的通訊，不被可能正在接聽的任何人所理解。 不僅如此，由於 Alice 和 Bob 兩人身處遠端，Alice 必須確保在傳輸期間，她所接收到來自 Bob 的資訊未被任何人竄改。 此外，她必須確保資訊的確來自 Bob，而非假扮成他的人。

Alice and Bob want to make sure that communications between the two people are not understood by anyone who may be listening to them. More than that, because Alice and Bob are far away, Alice has to make sure that the information she receives from Bob is not altered by anyone during the transfer period.

密碼編譯的用途為達成下列目標：

The password is compiled to achieve the following objectives:

• 機密性：協助保護使用者的身分或資料不被他人讀取。

  Confidentiality: To help protect the identity or data of users from being read by others.

• 資料完整性：協助保護資料不遭人變更。

  Data integrity: help protect data from change.

• 驗證：確保資料來自特定對象。

  Authentication: Make sure the data is from a specific subject.

• 不可否認性：防止特定對象否認自己曾傳送訊息。

  I can't deny it: prevent a certain person from denying that he has sent a message.

若要達成這些目標，您可以將演算法與稱為密碼編譯基本類型的做法搭配組合，以創造密碼編譯的配置。 下表列出密碼編譯基本類型以及它們的用法。

To achieve these objectives, you can combine algorithms with practices known as the basic type of password compilation to create configurations for password compilation. The following table lists the basic types of password compilation and how they are used.

私密金鑰加密演算法使用單一私密金鑰來加密或解密資料。 您必須確認未經授權的代理程式無法存取金鑰，因為任何具有金鑰的一方可用它來解密您的資料或加密自己的資料，並宣告資料來自於您。

Private key encryption algorithms use a single private key to encrypt or decrypt data. You must confirm that an unauthorized agent cannot access the key because it can be used by any key to decrypt your data or encrypt your own data and to declare that the data is from you.

私密金鑰加密也稱為對稱式加密，因為加密和解密可用相同的金鑰。 相較於公開金鑰演算法，秘密金鑰加密演算法十分迅速，並且適用於執行大型流量資料的密碼編譯轉換。 例如 RSA 的非對稱式加密演算法，在多少資料可以加密的數學相關方面則受到限制。 對稱式加密演算法通常不具備這些問題。

Private key encryption is also called symmetric encryption, because encryption and deciphering can use the same keys. Secret key encryption algorithms are fast and suitable for password conversion for large traffic data compared to public key algorithms. For example, RSA non-symmetric encryption algorithms are limited in how much data can be encrypted mathematically.

一種稱為區塊編碼器的私密金鑰演算法，可用來一次加密一個資料區塊。 像是資料加密標準 (DES)、TripleDES、進階加密標準 (AES) 這類區塊編碼器，會以密碼編譯方式將 n 個位元組的輸入區塊轉換成加密位元組輸出區塊。 如果您想要加密或解密位元組序列，就必以區塊為單位進行。 因為 n 很小 (DES 和 TripleDES 為 8 個位元組；AES 為 16 個位元組 [預設值]、24 個位元組或 32 個位元組)，所以大於 n 的資料值必須一次以一個區塊為單位加密。 資料值小於 n 必須展開成 n 以便進行處理。

A private key algorithm called a block encoder can be used to encrypt a data block once. This type of block encoder, such as the Data Encryption Standard (DES), TripleDES, the Advanced Encryption Standard (AES), will be coded to convert the input blocks of nn is very small (DES and TripleDES are eight bytes; AES is required to open an for 16 bytes [preserved value], 24 bytes or 32 bytes, so that data values larger than n must be encrypted in one block at a time.

有一種簡易的區塊編碼器型式，稱為電子碼書 (ECB) 模式。 ECB 模式並不算安全，因為它不會使用初始化向量來初始化第一個純文字區塊。 對於某個指定的私密金鑰 k，不使用初始化向量的簡單區塊編碼器會將同一個純文字輸入區塊加密成同一個加密文字輸出區塊。 因此，如果您的輸入純文字資料流中有重複的區塊，在輸出加密文字資料流中也會有重複區塊。 這些重複的輸出區塊會警示未經授權的使用者，可能已採用弱式加密之演算法，以及可能的攻擊模式。 因此 ECB Cipher 模式比較容易對分析，以及最終的金鑰探索受到攻擊。

For a specified private key k, a simple block encoder that does not use an initial vector will encrypt the same encrypted block into the same encrypted text output block. Thus, if you enter a redacted section in a pure text stream, there will also be a redacted block in the output of an encrypted text stream.

在基底類別程式庫中提供的的區塊編碼器類別會使用稱為 Cipher 區塊鏈結 (CBC) 的預設鏈結模式，但是若您想變更，也可以變更此預設值。

The block encoder class provided in the base class library uses the default chain mode known as the Cipher block chain (CBC), but you can change the default if you want to change it.

CBC 加密使用初始化向量 (IV) 來加密純文字的第一個區塊，克服了與 ECB 加密相關的問題。 每個後續純文字區塊會經歷位元互斥，或是 () 在加密前與先前的加密文字區塊作業。 因此每個加密文字區塊都會與先前的所有區塊相依。 當使用此系統時，可能會讓未授權使用者知道的通用訊息標頭，不能用來在金鑰上進行反向工程。

CBC encryption uses initialised vectors (IV) to encrypt the first block of plain text, overcoming problems associated with the ECB encryption. Each subsequent plain text block will experience a bit-to-bit overlap, or () it will operate with the previous encrypted text block before encryption. Each encrypted text block will therefore be aligned with all previous sections. When using this system, it may be a generic message head that will be known to unauthorized users and cannot be used to reverse the work on the key.

可能危及 CBC 加密資料的一種方法是徹底搜索每種可能的金鑰。 依據用來執行加密的金鑰大小而定，即使使用最迅速的電腦，這種搜尋仍然非常耗時，因此並不可行。 較大的金鑰會更難破解。 雖然理論上加密並非可讓對手完全無法擷取加密的資料，但是它卻會增加擷取資料的成本。 如果需要花三個月的時間執行徹底搜尋，卻只擷取到在幾天內才具有意義的資料，則徹底搜尋就變得不切實際。

One way to endanger the CBC encryption data is to thoroughly search every possible key. Depending on the size of the key used to run encryption, this search is still time-consuming, even if the most rapid computer is used, and is therefore not feasible.

私密金鑰加密的缺點是，它假設兩方都已同意一個金鑰與 IV，並且通訊過其值。 IV 不算是機密，而且能用訊息以純文字傳輸。 不過，金鑰必須保持機密，不可讓未授權使用者知道。 由於這些問題，私密金鑰加密通常會與公開金鑰加密搭配使用，以利私下通訊金鑰和 IV 的值。

The weakness of private key encryption is that it assumes that both parties have agreed to a key and an IV and have communicated its value. IV is not classified, and the message can be sent in plain text. However, the key must remain confidential and not be known to unauthorized users. As a result of these problems, private key encryption is usually used in combination with public key encryption to facilitate private communication keys and IV values.

假設 Alice 和 Bob 是想要透過非安全通道進行通訊的兩方，它們可使用私密金鑰加密，如下所示：Alice 和 Bob 同意將特定金鑰和特定 IV 與一種特定演算法 (例如 AES) 搭配使用。 Alice 撰寫好訊息，並建立了要傳送訊息的網路資料流 (或許是具名管道或網路電子郵件)。 接下來，她使用金鑰和 IV 將文字加密，並透過內部網路傳送加密訊息和 IV 給 Bob。 Bob 收到加密文字，並使用該 IV 和先前同意的金鑰解密文字。 如果傳輸被攔截了，攔截者不知道金鑰，所以無法復原原始訊息。 在此案例中，要保持機密的僅有金鑰。 在真實案例中，Alice 或 Bob 兩方都沒有產生私密金鑰，而是使用公開金鑰 (非對稱式) 加密來傳輸私密 (對稱) 金鑰至其他對象。 (如需公開金鑰加密的詳細資訊，請參閱下一節)。

If Alice and Bob are interested in communicating through non-safe channels, they can be encrypted using private keys, as follows: Alice and Bob agree to combine a particular key with a specific IV with a specific algorithm (e.g. AES). Alice writes good messages, and creates a network stream of data to send messages (perhaps known as a pipe or Internet e-mail). Next, she uses keys and IV to encrypt text, and via internal networks to send encrypted messages and IV to Bob. Bob receives encrypted text, using that IV with previously agreed key deciphers (e.g. AES). If the traffic is intercepted, the interceptor does not know the key, it is not possible to restore the original message. In this case, the only secret key is kept secret.

.NET 提供的以下類別可實作私密金鑰加密演算法：

The following categories are provided by.NET to enable the implementation of private key encryption algorithms:

公開金鑰需要使用一個需對未授權使用者保持機密的私密金鑰，以及一個可以對任何人公開的公開金鑰。 公開金鑰和私密金鑰以數學方式相連，以公開金鑰加密的資料只能用私密金鑰解密，而且以私密金鑰簽署的資料只能以公開金鑰驗證。 公開金鑰可開放給任何人；它是用來加密要傳送給私密金鑰持有者的資料。 公開金鑰密碼編譯演算法也稱為非對稱演算法，因為一個金鑰需要用來加密資料，而另一個金鑰需要用來解密資料。 基本密碼編譯規則禁止重複使用金鑰，而且每個通訊工作階段中應有專屬的兩個金鑰。 不過在實務上，非對稱金鑰通常存留較久。

Public Keys need to use a private key that needs to be kept confidential to unauthorized users, and a public key that can be made public to anyone. Public Keys and Private Keys are digitally linked, data encrypted by public key can only be declassified by private key, and data signed by private key can only be verified by public key.

兩方 (Alice 和 Bob) 可能會使用公開金鑰加密，如下所示：首先 Alice 產生公開/私密金鑰組。 如果 Bob 想要傳送 Alice 加密訊息，他會像她要求她的公開金鑰。 Alice 透過非安全的網路將公開金鑰傳送 Bob，他會使用這個金鑰來加密訊息。 Bob 將加密訊息傳送給 Alice，然後她會使用自己的私密金鑰解密。 如果 Bob 透過非安全的通道收到 Alice 的金鑰，例如在公用網路，Bob 等於開放給攔截攻擊。 因此，Bob 必須與 Alice 確認他有她的公開金鑰正確副本。

Both parties (Alice and Bob) may use public key encryption, as follows: first, Alice generates public/private key sets. If Bob wants to send Alice encryption, he will be like she asked her public key. Alice sends the public key to Bob through an unsafe network, and he will use this key to encrypt the message. Bob sends the encrypted message to Alice, and then she will use her private key to decrypt it. If Bob receives Alice key through an unsafe passage, for example, on the public Internet, Bob is like opening to intercept the attack.

在 Alice 使用公開金鑰傳輸的過程中，未經授權的代理程式可能會攔截到此金鑰。 此外，相同的代理程式可能會從 Bob 攔截到加密訊息。 不過，代理程式無法使用公開金鑰解密訊息。 若要解密訊息，只能搭配 Alice 未傳送的私用金鑰。 Alice 並未使用她的私密金鑰來加密回覆訊息給 Bob，因為任何知道公開金鑰的人都能解密訊息。 如果 Alice 想要將訊息回傳給 Bob，她會向他要求他的公開金鑰，並用該公開金鑰加密她的訊息。 然後 Bob 會使用他相關聯的私密金鑰解密訊息。

Alice does not use her private key to encrypt the reply to Bob because anyone who knows the public key can decrypt the message. If Alice wants to return the message to Bob, she will ask him for his public key and use the public key to encrypt her message.

在此案例中，Alice 和 Bob 使用公開金鑰 (非對稱) 加密来傳送私密 (對稱) 金鑰，並在工作階段的其餘部分使用私密金鑰加密。

In this case Alice and Bob use public key (unsymmetric) encryption to send private (symmetrical) keys and use private key encryption in the rest of the session.

下列清單提供公開金鑰和私密金鑰密碼編譯演算法之間的比較：

The following list provides a comparison between a public key and a private key password compilation algorithm:

• 公開金鑰密碼編譯演算法會使用固定的緩衝區大小，而私密金鑰密碼編譯演算法使用可變長度的緩衝區。

  Public key cryptography algorithms use a fixed buffer area size, while private key cryptography algorithms use variable length buffers.

• 公開金鑰演算法無法像私密金鑰演算法一樣，可將資料鏈結成資料流，因為只有小量資料可以被加密。 因此，非對稱作業不像對稱作業一樣，可使用相同的資料流模型。

  Public key algorithms cannot link data into data streams like private key algorithms, because only small amounts of data can be encrypted. As a result, non-symmetrical exercises are not like symmetrical exercises, and the same data flow models can be used.

• 公開金鑰加密與私密金鑰加密相比，有一個較大的金鑰空間 (金鑰可能值的範圍)。 因此，公開金鑰加密較不易受到徹底搜索每個可能金鑰的攻擊。

  Public key encryption has a larger key space (range of possible key values) than private key encryption. Public key encryption is therefore less vulnerable to a thorough search for each potential key.

• 公開金鑰不需要受到保護，所以可輕鬆地散發，前提是有已知方法來驗證寄件者。

  Public keys need not be protected, so they can spread easily, provided that there is a known method to verify the sender.

• 有些公開金鑰演算法 (例如 RSA 和 DSA，但非 Diffie-hellman) 可用來建立數位簽章，以驗證資料寄件者的身份識別。

  Some public key algorithms (e.g. RSA and DSA, but not Diffie-helman) can be used to create digital signatures to verify the identity of the data sender.

• 相較於私密金鑰演算法，公開金鑰演算法速度很慢，並非設計來加密大量資料。 公開金鑰演算法只適合傳送非常少量的資料。 通常，公開金鑰加密是用來加密要使用私密金鑰演算法來加密的金鑰和 IV。 金鑰和 IV 傳送之後，其餘的工作階段會使用私密金鑰加密。

  Public key algorithms are slow compared to private key algorithms, and are not designed to encrypt a large amount of data. Public key algorithms are only suitable for sending very small amounts of data. Usually, public key encryption is used to encrypt keys and IV that are encrypted using private key algorithms. After key and IV transmissions, the rest of the working segments are encrypted using private key.

.NET 提供的以下類別可實作公開金鑰演算法：

The following categories provided by.NET can be used as public key algorithms:

此外，下列類別會提供特定的簽章資訊：

In addition, specific signature information is provided by the following categories:

.NET 也包括各種支援的 CNG 類別，如下所示：

.NET also includes various types of support CNG, as follows: