Bouncy Castle ：国密加密在.NET Core中的实践

一、简介

Bouncy Castle 是一个开源的密码学库， 提供了丰富的加密算法实现，包括常见的对称加密算法（如 AES）、非对称加密算法（如 RSA、ECC）、哈希算法（如 SHA-256）以及数字签名算法（如 ECDSA）

二、安装

第一步，老规矩， NuGet 包 安装。

Install-Package BouncyCastle.Cryptography

三、国密算法实现

Aes：加密解密

using BouncyCastleDemo;

string plaintext = "Hello, BouncyCastle!";

byte[] ciphertext = Util.EncryptAES(plaintext, aesKey, aesIV);
string decryptedText = Util.DecryptAES(ciphertext, aesKey, aesIV);

Console.WriteLine($"Plaintext: {plaintext}");
Console.WriteLine($"Ciphertext: {Convert.ToBase64String(ciphertext)}");
Console.WriteLine($"Decrypted Text: {decryptedText}");

using Org.BouncyCastle.Crypto.Parameters;
using Org.BouncyCastle.Crypto;
using Org.BouncyCastle.Security;
using System.Text;

public static byte[] EncryptAES(string plaintext, byte[] key, byte[] iv)
{

    IBufferedCipher cipher = CipherUtilities.GetCipher("AES/CBC/PKCS7Padding");
    cipher.Init(true, new ParametersWithIV(new KeyParameter(key), iv));
    return cipher.DoFinal(Encoding.UTF8.GetBytes(plaintext));
}

public static string DecryptAES(byte[] ciphertext, byte[] key, byte[] iv)
{
    IBufferedCipher cipher = CipherUtilities.GetCipher("AES/CBC/PKCS7Padding");
    cipher.Init(false, new ParametersWithIV(new KeyParameter(key), iv));
    byte[] plaintext = cipher.DoFinal(ciphertext);
    return Encoding.UTF8.GetString(plaintext);
}

输出： Plaintext: Hello, BouncyCastle! Ciphertext: fNI2IszsUCTvMzU2kbLMZ4BVLNM4kkFrmMfMiJFkS44= Decrypted Text: Hello, BouncyCastle!

SM2：非对称加密与签名

SM2 是一种基于椭圆曲线密码学的非对称加密算法，常用于数字签名和密钥交换。

 using BouncyCastleDemo;
using Org.BouncyCastle.Asn1.GM;
using Org.BouncyCastle.Crypto.Generators;
using Org.BouncyCastle.Crypto;
using Org.BouncyCastle.Crypto.Parameters;
using Org.BouncyCastle.Security;

var keyPair = Util.GenerateSm2KeyPair();
var privateKey = (ECPrivateKeyParameters)keyPair.Private;
var publicKey = (ECPublicKeyParameters)keyPair.Public;

Console.WriteLine($"Private Key: {privateKey.D}");
Console.WriteLine($"Public Key X: {publicKey.Q.XCoord}");
Console.WriteLine($"Public Key Y: {publicKey.Q.YCoord}");

public static AsymmetricCipherKeyPair GenerateSm2KeyPair()
{
    // 获取 SM2 椭圆曲线参数
    var ecParams = GMNamedCurves.GetByName("sm2p256v1");
    var domainParams = new ECDomainParameters(ecParams.Curve, ecParams.G, ecParams.N, ecParams.H);

    // 初始化密钥生成器
    var keyGen = new ECKeyPairGenerator("EC"); // 使用 "EC" 作为算法名称
    var keyGenParams = new ECKeyGenerationParameters(domainParams, new SecureRandom());
    keyGen.Init(keyGenParams);

    // 生成密钥对
    return keyGen.GenerateKeyPair();
}

输出： Private Key: 52304744741195071390077799369490193481967288198229563887116583397880577348854 Public Key X: 7a981aa814b13b6494ccfa2b500188b8c3ce06de13e56abca21aae71c9b48b1e Public Key Y: 24d19e15ba945cf31b8b26321ed5c1ecff88480103a43f447f98cf7efe596c36

SM3：哈希算法

SM3 是一种密码哈希算法，类似于 SHA-256，但具有更高的安全性。

using BouncyCastleDemo;
using Org.BouncyCastle.Crypto.Digests;

string input = "Hello, SM3!";
byte[] data = System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(input);
// 计算SM3哈希
byte[] hash = Util.CalculateSM3Hash(data);
Console.WriteLine("SM3 Hash: " + BitConverter.ToString(hash).Replace("-", "").ToLower());

public static byte[] CalculateSM3Hash(byte[] data)
{
    // 创建SM3摘要对象
    var sm3Digest = new SM3Digest();
    // 更新数据
    sm3Digest.BlockUpdate(data, 0, data.Length);
    // 获取摘要结果
    byte[] hash = newbyte[sm3Digest.GetDigestSize()];
    sm3Digest.DoFinal(hash, 0);

    return hash;
}

输出：LSM3 Hash: 21b937fed61e685b8ac08c67fe9a3300437f2ca44547dea06e0cfe30219fdc4c

SM4：对称加密

SM4 是中国国家密码管理局发布的对称分组加密算法，也称为 SMS4。它是一种分组密码算法，采用 128 位的分组长度和 128 位的密钥长度，通过 32 轮非线性迭代实现加密和解密。

SM4 工作模式 SM4 支持多种工作模式，适用于不同的应用场景： ECB（电子密码本模式）： 独立加密每个数据块，相同的明文块产生相同的密文块。 适用于加密大量重复数据块，但安全性较低。 CBC（密码块链接模式）： 使用前一个块的密文与当前块的明文进行 XOR 操作后再加密。 适用于需要较高安全性的场合，如文件加密和网络通信。 CFB（密码反馈模式）： 将加密算法当作流密码使用，适用于加密字节流或实时数据传输。 OFB（输出反馈模式）： 生成密钥流与明文进行 XOR 操作，适用于加密大量数据。 CTR（计数器模式）： 使用递增的计数器与密钥一起加密固定值，然后与明文进行 XOR 操作。 适用于大数据量的加密，具有高安全性和高效率。

using BouncyCastleDemo;
using Org.BouncyCastle.Crypto.Engines;
using Org.BouncyCastle.Crypto.Modes;
using Org.BouncyCastle.Crypto.Paddings;
using Org.BouncyCastle.Crypto.Parameters;
using System.Text;

string plainText = "Hello, SM4!";
byte[] key = Encoding.UTF8.GetBytes("0123456789abcdef"); // 16 字节密钥
byte[] iv = Encoding.UTF8.GetBytes("0123456789abcdef"); // 16 字节 IV
byte[] plainBytes = Encoding.UTF8.GetBytes(plainText);

// 加密
byte[] encrypted = SM4Example.SM4Encrypt(plainBytes, key, iv);
Console.WriteLine("加密结果（Base64）: " + Convert.ToBase64String(encrypted));

// 解密
byte[] decrypted = SM4Example.SM4Decrypt(encrypted, key, iv);
Console.WriteLine("解密结果: " + Encoding.UTF8.GetString(decrypted));

publicclassSM4Example
{
public static byte[] SM4Encrypt(byte[] plainText, byte[] key, byte[] iv)
  {
      var cipher = new PaddedBufferedBlockCipher(new CbcBlockCipher(new SM4Engine()), new Pkcs7Padding());
      cipher.Init(true, new ParametersWithIV(new KeyParameter(key), iv));
      return cipher.DoFinal(plainText);
  }

public static byte[] SM4Decrypt(byte[] cipherText, byte[] key, byte[] iv)
  {
      var cipher = new PaddedBufferedBlockCipher(new CbcBlockCipher(new SM4Engine()), new Pkcs7Padding());
      cipher.Init(false, new ParametersWithIV(new KeyParameter(key), iv));
      return cipher.DoFinal(cipherText);
  }

}

输出： 加密结果（Base64）: 0ftObaUj9/7kATP2BoEImQ== 解密结果: Hello, SM4!

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