C#使用RSA私钥加密公钥解密的改进，解决特定情况下解密后出现乱码的问题

最近需要对一些数据加密后进行HTTP传输，由于希望对方只能收到数据后解密，而无法知道加密方法以防止伪造，所以选择了一个通过BigInteger类，使用私钥加密，公钥解密的算法。

算法是网上找来的，链接如下：

http://blog.csdn.net/zhilunchen/archive/2008/09/17/2943158.aspx

 一开始使用得挺好，加密解密都正常，但当加密的数据超过了128byte，解密后偶尔会出现乱码，解密失败。

通过跟踪发现，这是算法的一个bug，是由于对BigInteger类不当使用产生的。 具体分析如下：

先看加密方法：

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;
        }

由于RSA算法单次加密只能支持128byte的数据，如果数据长度超过128byte，就会被分割为几段进行加密，最后把加密结果转换为16进制字符串，并连接起来输出结果。

一般情况下，128byte的数据，加密后输出的hex字符串应该是256byte，所以对应的解密方法为：把加密后的hex字符串按256byte进行拆分，分别解密，最后得到原文。方法如下：

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;
        }

 这个算法一般来讲是没问题的，但问题就在于，对于128byte的数据，BigInteger类输出的加密后的hex字符串，并不一定是256byte。所以，解密的时候按照256byte进行拆分，就会出现字符串拆分不正确，最终导致解密失败，解密出来的结果是乱码。

我们来看看BigInteger类的ToHexString()方法，其实现如下：

public string ToHexString()
        {
            string result = data[dataLength - 1].ToString("X");

            for (int i = dataLength - 2; i >= 0; i--)
            {
                result += data[i].ToString("X8");
            }

            return result;
        }

 对于128byte的BigInteger，此方法返回的结果并不一定是256byte。

简单的解决办法，就是把这个方法的第一行，ToString("X")改为ToString("X8")，修改后的方法如下：

public string ToHexString()
        {
            string result = data[dataLength - 1].ToString("X8");

            for (int i = dataLength - 2; i >= 0; i--)
            {
                result += data[i].ToString("X8");
            }

            return result;
        }

这样改虽然可以解决问题，但属于治标不治本的方法，因为这样改，也不能保证输出的字符串就是256byte， 最靠谱的方法是改进加密方法和解密方法。

加密方法的改进：

由于加密后的结果是通过输入16进制字符串进行保存的，输入的结果不可能包含@字符，因此我们可以用@符号来分割每128byte数据的加密结果，解密的时候按照@符号进行分割就不会出错。

改进后的加密方法如下：

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 = "";
            StringBuilder result = new StringBuilder();
            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 temp = biEnText.ToHexString();
                result.Append(temp).Append("@");
                len -= blockLen;
            }
            return result.ToString().TrimEnd('@');
        }

 改进后的解密方法如下：

private string DecryptString(string source, BigInteger e, BigInteger n)
        {
            StringBuilder result = new StringBuilder();
            string[] strarr1 = source.Split(new char[] { '@' }, StringSplitOptions.RemoveEmptyEntries);
            for (int i = 0; i < strarr1.Length; i++)
            {
                string block = strarr1[i];
                BigInteger biText = new BigInteger(block, 16);
                BigInteger biEnText = biText.modPow(e, n);
                string temp = System.Text.Encoding.Default.GetString(biEnText.getBytes());
                result.Append(temp);
            }
            return result.ToString();
        }

相关链接：

[1]RSA私钥加密公钥解密算法。

http://blog.csdn.net/zhilunchen/archive/2008/09/17/2943158.aspx

[2]BigInteger大整数运算类。

http://www.codeproject.com/KB/cs/biginteger.aspx

文章关键词：C#，RSA，私钥加密公钥解密，BigInteger类，乱码

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