C/C++中常用加密與解密算法的實(shí)現(xiàn)

更新時(shí)間：2023年11月27日 08:35:22 作者：微軟技術(shù)分享

這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了一些在C++中常用的加密與解密算法,這其中包括Xor異或、BASE64、AES、MD5、SHA256、RSA等,感興趣的小伙伴可以學(xué)習(xí)一下

計(jì)算機(jī)安全和數(shù)據(jù)隱私是現(xiàn)代應(yīng)用程序設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的方面。為了確保數(shù)據(jù)的機(jī)密性和完整性，常常需要使用加密和解密算法。C++是一種廣泛使用的編程語言，提供了許多加密和解密算法的實(shí)現(xiàn)。本文將介紹一些在C++中常用的加密與解密算法，這其中包括Xor異或、BASE64、AES、MD5、SHA256、RSA等。

異或加解密

異或（XOR）加密算法是一種基于異或運(yùn)算的簡單且常見的加密技術(shù)。在異或加密中，每個(gè)位上的值通過與一個(gè)密鑰位進(jìn)行異或運(yùn)算來改變。這種加密算法的簡單性和高效性使得它在某些場景下很有用，尤其是對(duì)于簡單的數(shù)據(jù)加密需求。

異或運(yùn)算是一種邏輯運(yùn)算，其規(guī)則如下：

0 XOR 0 = 0
0 XOR 1 = 1
1 XOR 0 = 1
1 XOR 1 = 0

在異或加密中，將明文與密鑰進(jìn)行逐位異或運(yùn)算。如果明文位和密鑰位相同，則結(jié)果為0；如果不同，則結(jié)果為1。這個(gè)過程是可逆的，即可以通過再次異或同樣的密鑰來還原原始明文。

#include <Windows.h>
#include <iostream>

using namespace std;

// 獲取異或整數(shù)
long GetXorKey(const char* StrPasswd)
{
	char cCode[32] = { 0 };
	strcpy(cCode, StrPasswd);
	DWORD Xor_Key = 0;
	for (unsigned int x = 0; x < strlen(cCode); x++)
	{
		Xor_Key = Xor_Key * 4 + cCode[x];
	}
	return Xor_Key;
}

// 異或?yàn)樽址?
std::string XorEncrypt(std::string content, std::string secretKey)
{
	for (UINT i = 0; i < content.length(); i++)
	{
		content[i] ^= secretKey[i % secretKey.length()];
	}
	return content;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	// 計(jì)算加密密鑰
	long ref = GetXorKey("lyshark");
	std::cout << "計(jì)算異或密鑰: " << ref << std::endl;

	// 執(zhí)行異或加密
	char szBuffer[1024] = "hello lyshark";
	for (int x = 0; x < strlen(szBuffer); x++)
	{
		szBuffer[x] = szBuffer[x] ^ ref;
		std::cout << "加密后: " << szBuffer[x] << std::endl;
	}

	// 直接異或字符串
	std::string xor_string = "hello lyshark";
	std::cout << "加密后: " << XorEncrypt(xor_string, "lyshark").c_str() << std::endl;

	system("pause");
	return 0;
}

運(yùn)行后對(duì)特定字符串異或處理，如下圖；

BASE64加解密

Base64 是一種常見的編碼和解碼算法，用于將二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可打印的 ASCII 字符串，以及將這樣的字符串還原回二進(jìn)制數(shù)據(jù)。Base64 編碼是一種將二進(jìn)制數(shù)據(jù)表示為 ASCII 字符的方式，廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)領(lǐng)域。

Base64 編碼基于一組 64 個(gè)字符的編碼表，通常包括大寫字母 A-Z、小寫字母 a-z、數(shù)字 0-9，以及兩個(gè)額外的字符 '+' 和 '/'。這樣的字符集是為了確保編碼后的數(shù)據(jù)是可打印的，并且在不同系統(tǒng)之間可以被準(zhǔn)確傳輸。

編碼的過程如下：

將待編碼的數(shù)據(jù)劃分為每 3 個(gè)字節(jié)一組（24 位）。
將每組 3 個(gè)字節(jié)拆分成 4 個(gè) 6 位的塊。
每個(gè) 6 位的塊對(duì)應(yīng)編碼表中的一個(gè)字符。
如果數(shù)據(jù)長度不是 3 的倍數(shù)，使用 '=' 字符進(jìn)行填充。

解碼的過程是編碼的逆過程。

#include <iostream>
#include <Windows.h>

// base64 轉(zhuǎn)換表, 共64個(gè)
static const char base64_alphabet[] ={
	'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G',
	'H', 'I', 'J', 'K', 'L', 'M', 'N',
	'O', 'P', 'Q', 'R', 'S', 'T',
	'U', 'V', 'W', 'X', 'Y', 'Z',
	'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g',
	'h', 'i', 'j', 'k', 'l', 'm', 'n',
	'o', 'p', 'q', 'r', 's', 't',
	'u', 'v', 'w', 'x', 'y', 'z',
	'0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9',
	'+', '/'
};

// 解碼時(shí)使用
static const unsigned char base64_suffix_map[256] = {
	255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 253, 255,
	255, 253, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255,
	255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 253, 255, 255, 255,
	255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 62, 255, 255, 255, 63,
	52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 255, 255,
	255, 254, 255, 255, 255, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6,
	7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18,
	19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 255, 255, 255, 255, 255,
	255, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36,
	37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48,
	49, 50, 51, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255,
	255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255,
	255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255,
	255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255,
	255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255,
	255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255,
	255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255,
	255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255,
	255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255,
	255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255,
	255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255,
	255, 255, 255, 255
};

static char cmove_bits(unsigned char src, unsigned lnum, unsigned rnum)
{
	src <<= lnum; // src = src << lnum;
	src >>= rnum; // src = src >> rnum;
	return src;
}

int base64_encode(const char* indata, int inlen, char* outdata, int* outlen)
{
	int ret = 0;
	if (indata == NULL || inlen == 0)
	{
		return ret = -1;
	}

	// 源字符串長度, 如果in_len不是3的倍數(shù), 那么需要補(bǔ)成3的倍數(shù)
	int in_len = 0;

	// 需要補(bǔ)齊的字符個(gè)數(shù), 這樣只有2, 1, 0(0的話不需要拼接, )
	int pad_num = 0; 
	if (inlen % 3 != 0)
	{
		pad_num = 3 - inlen % 3;
	}

	// 拼接后的長度, 實(shí)際編碼需要的長度(3的倍數(shù))
	in_len = inlen + pad_num;

	// 編碼后的長度
	int out_len = in_len * 8 / 6;

	// 定義指針指向傳出data的首地址
	char* p = outdata;

	//編碼, 長度為調(diào)整后的長度, 3字節(jié)一組
	for (int i = 0; i < in_len; i += 3)
	{
		// 將indata第一個(gè)字符向右移動(dòng)2bit(丟棄2bit)
		int value = *indata >> 2;

		// 對(duì)應(yīng)base64轉(zhuǎn)換表的字符
		char c = base64_alphabet[value];

		// 將對(duì)應(yīng)字符(編碼后字符)賦值給outdata第一字節(jié)
		*p = c;

		//處理最后一組(最后3字節(jié))的數(shù)據(jù)
		if (i == inlen + pad_num - 3 && pad_num != 0)
		{
			if (pad_num == 1)
			{
				*(p + 1) = base64_alphabet[(int)(cmove_bits(*indata, 6, 2) + cmove_bits(*(indata + 1), 0, 4))];
				*(p + 2) = base64_alphabet[(int)cmove_bits(*(indata + 1), 4, 2)];
				*(p + 3) = '=';
			}
			else if (pad_num == 2)
			{
				// 編碼后的數(shù)據(jù)要補(bǔ)兩個(gè) '='
				*(p + 1) = base64_alphabet[(int)cmove_bits(*indata, 6, 2)];
				*(p + 2) = '=';
				*(p + 3) = '=';
			}
		}
		else
		{
			// 處理正常的3字節(jié)的數(shù)據(jù)
			*(p + 1) = base64_alphabet[cmove_bits(*indata, 6, 2) + cmove_bits(*(indata + 1), 0, 4)];
			*(p + 2) = base64_alphabet[cmove_bits(*(indata + 1), 4, 2) + cmove_bits(*(indata + 2), 0, 6)];
			*(p + 3) = base64_alphabet[*(indata + 2) & 0x3f];
		}
		p += 4;
		indata += 3;
	}
	if (outlen != NULL)
	{
		*outlen = out_len;
	}
	return ret;
}

int base64_decode(const char* indata, int inlen, char* outdata, int* outlen)
{

	int ret = 0;
	if (indata == NULL || inlen <= 0 || outdata == NULL || outlen == NULL)
	{
		return ret = -1;
	}
	if (inlen % 4 != 0)
	{
		// 需要解碼的數(shù)據(jù)不是4字節(jié)倍數(shù)
		return ret = -2;
	}

	int t = 0, x = 0, y = 0, i = 0;
	unsigned char c = 0;
	int g = 3;

	while (indata[x] != 0)
	{
		// 需要解碼的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的ASCII值對(duì)應(yīng)base64_suffix_map的值
		c = base64_suffix_map[indata[x++]];

		// 對(duì)應(yīng)的值不在轉(zhuǎn)碼表中
		if (c == 255)
			return -1;

		// 對(duì)應(yīng)的值是換行或者回車
		if (c == 253)
			continue;

		if (c == 254)
		{
			// 對(duì)應(yīng)的值是'='
			c = 0; g--;
		}

		// 將其依次放入一個(gè)int型中占3字節(jié)
		t = (t << 6) | c;

		if (++y == 4)
		{
			outdata[i++] = (unsigned char)((t >> 16) & 0xff);
			if (g > 1) outdata[i++] = (unsigned char)((t >> 8) & 0xff);
			if (g > 2) outdata[i++] = (unsigned char)(t & 0xff);
			y = t = 0;
		}
	}
	if (outlen != NULL)
	{
		*outlen = i;
	}
	return ret;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	char str1[] = "hello lyshark";
	char str3[30] = { 0 };
	char str2[30] = { 0 };
	int len = 0;

	base64_encode(str1, (int)strlen(str1), str2, &len);
	printf("加密后: %s 長度: %d\n", str2, len);

	base64_decode(str2, (int)strlen(str2), str3, &len);
	printf("解密后: %s 長度: %d\n", str3, len);

	system("pause");
	return 0;
}

運(yùn)行后對(duì)特定字符串base64處理，如下圖；

AES對(duì)稱加解密

高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)（Advanced Encryption Standard，AES）是一種對(duì)稱密鑰加密算法，廣泛用于保護(hù)敏感數(shù)據(jù)的機(jī)密性。AES 是一種塊密碼算法，支持不同的密鑰長度（128、192、256 比特），并且在安全性和性能之間取得了很好的平衡。

AES 操作在固定大小的數(shù)據(jù)塊上進(jìn)行，每個(gè)數(shù)據(jù)塊大小為 128 比特（16 字節(jié)）。AES 使用稱為輪（rounds）的迭代結(jié)構(gòu)來執(zhí)行加密和解密。輪數(shù)取決于密鑰長度，分別為 10 輪（128 比特密鑰）、12 輪（192 比特密鑰）和 14 輪（256 比特密鑰）。AES可使用16、24或32字節(jié)密鑰(對(duì)應(yīng)128、192和256位)，AES分為ECB和CBC模式，處理的數(shù)據(jù)必須是塊大小16的倍數(shù)。

AES 的基本加密流程包括以下步驟：

密鑰擴(kuò)展（Key Expansion）： 根據(jù)輸入密鑰生成輪密鑰，用于后續(xù)的輪函數(shù)。
初始輪（Initial Round）： 將明文與第一輪密鑰進(jìn)行逐字節(jié)的異或操作。
輪運(yùn)算（Rounds）： 重復(fù)執(zhí)行一系列輪函數(shù)，每輪包括四個(gè)操作：字節(jié)替代、行移位、列混淆和輪密鑰加。
最終輪（Final Round）： 在最后一輪中，省略列混淆步驟。

AES 的解密過程與加密過程相似，但使用的是逆操作，如逆字節(jié)替代、逆行移位、逆列混淆和逆輪密鑰加。

CryptAcquireContext函數(shù)，用于獲取或創(chuàng)建與加密服務(wù)提供程序（CSP）相關(guān)聯(lián)的密碼學(xué)上下文。這個(gè)函數(shù)的目的是為了建立與加密服務(wù)提供程序相關(guān)的密碼學(xué)上下文，使得后續(xù)的加密操作可以在這個(gè)上下文中進(jìn)行。

以下是CryptAcquireContext函數(shù)的一般格式：

BOOL CryptAcquireContext(
  HCRYPTPROV *phProv,
  LPCTSTR    pszContainer,
  LPCTSTR    pszProvider,
  DWORD      dwProvType,
  DWORD      dwFlags
);

phProv: 一個(gè)指向HCRYPTPROV類型的指針，用于接收密碼學(xué)上下文的句柄。
pszContainer: 字符串，指定與密鑰集關(guān)聯(lián)的容器名稱?？梢詾?code>NULL，表示不使用容器。
pszProvider: 字符串，指定要使用的CSP的名稱。如果為NULL，將使用默認(rèn)的提供程序。
dwProvType: 指定CSP的類型。例如，PROV_RSA_FULL表示使用RSA算法的提供程序。
dwFlags: 指定標(biāo)志，控制函數(shù)的行為。例如，CRYPT_VERIFYCONTEXT表示驗(yàn)證上下文，而不是嘗試使用特定的密鑰。

CryptCreateHash 函數(shù)，用于創(chuàng)建一個(gè)與密碼學(xué)上下文相關(guān)聯(lián)的哈希對(duì)象。哈希對(duì)象可用于計(jì)算數(shù)據(jù)的哈希值，常用于數(shù)字簽名、數(shù)據(jù)完整性驗(yàn)證等安全操作。

以下是CryptCreateHash函數(shù)的一般格式：

BOOL CryptCreateHash(
  HCRYPTPROV hProv,
  ALG_ID     Algid,
  HCRYPTKEY  hKey,
  DWORD      dwFlags,
  HCRYPTHASH *phHash
);

hProv: 與哈希對(duì)象關(guān)聯(lián)的密碼學(xué)上下文的句柄。
Algid: 哈希算法的標(biāo)識(shí)，例如CALG_MD5表示MD5算法。
hKey: 與哈希對(duì)象關(guān)聯(lián)的密鑰。在哈希計(jì)算中，通常不需要密鑰，因此可以將其設(shè)為NULL。
dwFlags: 控制函數(shù)的行為的標(biāo)志。一般設(shè)為0。
phHash: 一個(gè)指向HCRYPTHASH類型的指針，用于接收哈希對(duì)象的句柄。

成功調(diào)用該函數(shù)后，phHash將包含一個(gè)指向新創(chuàng)建的哈希對(duì)象的句柄，該對(duì)象與指定的密碼學(xué)上下文和哈希算法相關(guān)聯(lián)。

CryptHashData函數(shù)，用于將數(shù)據(jù)添加到哈希對(duì)象中，從而更新哈希值。它常用于在計(jì)算數(shù)字簽名或驗(yàn)證數(shù)據(jù)完整性時(shí)，逐步處理數(shù)據(jù)塊并更新哈希值。

以下是CryptHashData函數(shù)的一般格式：

BOOL CryptHashData(
  HCRYPTHASH hHash,
  const BYTE *pbData,
  DWORD      dwDataLen,
  DWORD      dwFlags
);

hHash: 指向哈希對(duì)象的句柄。
pbData: 指向包含要添加到哈希對(duì)象的數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)的指針。
dwDataLen: 數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的字節(jié)數(shù)。
dwFlags: 控制函數(shù)的行為的標(biāo)志。一般設(shè)為0。

成功調(diào)用后，哈希對(duì)象的狀態(tài)將被更新以反映已添加的數(shù)據(jù)，從而計(jì)算新的哈希值。這使得可以逐步處理大型數(shù)據(jù)，而不需要將整個(gè)數(shù)據(jù)加載到內(nèi)存中。

CryptDeriveKey 函數(shù)，用于從一個(gè)密碼導(dǎo)出密鑰。這個(gè)函數(shù)通常用于從用戶提供的密碼生成對(duì)稱密鑰，這樣就可以用于加密或解密數(shù)據(jù)。

以下是 CryptDeriveKey 函數(shù)的一般格式：

BOOL CryptDeriveKey(
  HCRYPTPROV hProv,
  ALG_ID     Algid,
  HCRYPTHASH hBaseData,
  DWORD      dwFlags,
  HCRYPTKEY  *phKey
);

hProv: 一個(gè)有效的 CSP（Cryptographic Service Provider）句柄。
Algid: 密鑰算法標(biāo)識(shí)符，指定要?jiǎng)?chuàng)建的密鑰類型。
hBaseData: 與密鑰生成相關(guān)的基本數(shù)據(jù)的哈希對(duì)象的句柄?？梢詾?nbsp;NULL。
dwFlags: 控制函數(shù)的行為的標(biāo)志。一般設(shè)為 0。
phKey: 指向 HCRYPTKEY 類型的指針，用于接收生成的密鑰的句柄。

成功調(diào)用后，phKey 將包含一個(gè)新的密鑰句柄，可以用于后續(xù)的加密和解密操作。密鑰的具體屬性（比如大?。┯?nbsp;Algid 參數(shù)決定。

CryptEncrypt 函數(shù)，用于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。這個(gè)函數(shù)通常用于加密一個(gè)數(shù)據(jù)塊，例如一個(gè)文件或一個(gè)消息。

以下是 CryptEncrypt 函數(shù)的一般格式：

BOOL CryptEncrypt(
  HCRYPTKEY hKey,
  HCRYPTHASH hHash,
  BOOL      Final,
  DWORD     dwFlags,
  BYTE      *pbData,
  DWORD     *pdwDataLen,
  DWORD     dwBufLen
);

hKey: 用于加密數(shù)據(jù)的密鑰的句柄。
hHash: 句柄，指定一個(gè)哈希對(duì)象。對(duì)稱算法不需要哈希，因此可以為 NULL。
Final: 指定是否是最后一個(gè)數(shù)據(jù)塊。如果是最后一個(gè)數(shù)據(jù)塊，將設(shè)置為 TRUE。
dwFlags: 控制函數(shù)的行為的標(biāo)志。一般設(shè)為 0。
pbData: 指向要加密的數(shù)據(jù)的指針。
pdwDataLen: 指向一個(gè)變量，用于輸入數(shù)據(jù)的大小，輸出加密后數(shù)據(jù)的大小。
dwBufLen: 緩沖區(qū)的大小。

成功調(diào)用后，pbData 將包含加密后的數(shù)據(jù)。pdwDataLen 將包含加密后數(shù)據(jù)的實(shí)際大小。

CryptDecrypt 函數(shù)，用于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解密。這個(gè)函數(shù)通常用于解密一個(gè)數(shù)據(jù)塊，例如一個(gè)文件或一個(gè)消息。

以下是 CryptDecrypt 函數(shù)的一般格式：

BOOL CryptDecrypt(
  HCRYPTKEY hKey,
  HCRYPTHASH hHash,
  BOOL      Final,
  DWORD     dwFlags,
  BYTE      *pbData,
  DWORD     *pdwDataLen
);

hKey: 用于解密數(shù)據(jù)的密鑰的句柄。
hHash: 句柄，指定一個(gè)哈希對(duì)象。對(duì)稱算法不需要哈希，因此可以為 NULL。
Final: 指定是否是最后一個(gè)數(shù)據(jù)塊。如果是最后一個(gè)數(shù)據(jù)塊，將設(shè)置為 TRUE。
dwFlags: 控制函數(shù)的行為的標(biāo)志。一般設(shè)為 0。
pbData: 指向要解密的數(shù)據(jù)的指針。
pdwDataLen: 指向一個(gè)變量，用于輸入解密前數(shù)據(jù)的大小，輸出解密后數(shù)據(jù)的大小。

成功調(diào)用后，pbData 將包含解密后的數(shù)據(jù)。pdwDataLen 將包含解密后數(shù)據(jù)的實(shí)際大小。

#include <stdio.h>
#include <Windows.h>

// AES加密
BOOL AesEncrypt(BYTE* pPassword, BYTE* pData, DWORD& dwDataLength, DWORD dwBufferLength)
{
	BOOL bRet = TRUE;
	HCRYPTPROV hCryptProv = NULL;
	HCRYPTHASH hCryptHash = NULL;
	HCRYPTKEY hCryptKey = NULL;
	DWORD dwPasswordLength = strlen((char*)pPassword);
	do
	{
		bRet = CryptAcquireContext(&hCryptProv, NULL, NULL, PROV_RSA_AES, CRYPT_VERIFYCONTEXT);
		bRet = CryptCreateHash(hCryptProv, CALG_MD5, NULL, 0, &hCryptHash);
		bRet = CryptHashData(hCryptHash, pPassword, dwPasswordLength, 0);
		bRet = CryptDeriveKey(hCryptProv, CALG_AES_128, hCryptHash, CRYPT_EXPORTABLE, &hCryptKey);
		bRet = CryptEncrypt(hCryptKey, NULL, TRUE, 0, pData, &dwDataLength, dwBufferLength);
	} while (FALSE);

	if (hCryptKey || hCryptHash || hCryptProv)
	{
		CryptDestroyKey(hCryptKey);
		CryptDestroyHash(hCryptHash);
		CryptReleaseContext(hCryptProv, 0);
	}
	return bRet;
}

// AES解密
BOOL AesDecrypt(BYTE* pPassword, BYTE* pData, DWORD& dwDataLength, DWORD dwBufferLength)
{
	BOOL bRet = TRUE;
	HCRYPTPROV hCryptProv = NULL;
	HCRYPTHASH hCryptHash = NULL;
	HCRYPTKEY hCryptKey = NULL;
	DWORD dwPasswordLength = strlen((char*)pPassword);

	do
	{
		bRet = CryptAcquireContext(&hCryptProv, NULL, NULL, PROV_RSA_AES, CRYPT_VERIFYCONTEXT);
		bRet = CryptCreateHash(hCryptProv, CALG_MD5, NULL, 0, &hCryptHash);
		bRet = CryptHashData(hCryptHash, pPassword, dwPasswordLength, 0);
		bRet = CryptDeriveKey(hCryptProv, CALG_AES_128, hCryptHash, CRYPT_EXPORTABLE, &hCryptKey);
		bRet = CryptDecrypt(hCryptKey, NULL, TRUE, 0, pData, &dwDataLength);
	} while (FALSE);

	if (hCryptKey || hCryptHash || hCryptProv)
	{
		CryptDestroyKey(hCryptKey);
		CryptDestroyHash(hCryptHash);
		CryptReleaseContext(hCryptProv, 0);
	}
	return bRet;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	BYTE pData[MAX_PATH] = { 0 };
	DWORD dwDataLength = 0;
	char* Msg = (char *)"hello lyshark";

	strcpy((char*)pData, Msg);
	dwDataLength = 1 + ::strlen((char*)pData);

	// AES 加密
	AesEncrypt((BYTE*)"123321", pData, dwDataLength, MAX_PATH);
	printf("AES 加密長度: %d 加密后: %s \n", dwDataLength, pData);

	// AES 解密
	AesDecrypt((BYTE*)"123321", pData, dwDataLength, MAX_PATH);
	printf("AES 解密長度: %d 解密后: %s \n", dwDataLength, pData);

	system("pause");
	return 0;
}

上述代碼運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)對(duì)特定字符串hello lyshark加密，并使用密碼123321，如下圖所示；

MD5/SHA256單向加解密

MD5（Message Digest Algorithm 5）是一種廣泛使用的哈希函數(shù)，常用于生成數(shù)據(jù)的數(shù)字簽名。MD5 產(chǎn)生的哈希值（摘要）通常是一個(gè) 128 位的十六進(jìn)制數(shù)字，通常表示為 32 個(gè)字符。盡管 MD5 在過去廣泛用于校驗(yàn)文件完整性和生成密碼散列，但由于其容易受到碰撞攻擊的影響，現(xiàn)在已被更安全的哈希算法如 SHA-256 取代。

MD5 是一種不可逆的哈希函數(shù)，其核心原理包括以下幾步：

填充： 對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行填充，使其長度滿足 512 位的倍數(shù)，并在數(shù)據(jù)尾部附加原始數(shù)據(jù)長度的二進(jìn)制表示。
初始化： 初始化 128 位的緩沖區(qū)，用于存儲(chǔ)中間計(jì)算結(jié)果。
處理塊： 將填充后的數(shù)據(jù)按照 512 位的塊進(jìn)行劃分，每個(gè)塊進(jìn)行一系列的運(yùn)算，更新緩沖區(qū)。
輸出： 將最終得到的緩沖區(qū)內(nèi)容作為 MD5 的輸出。

MD5 的核心操作主要包括四輪循環(huán)，每輪循環(huán)包含 16 次操作。這些操作涉及位運(yùn)算、邏輯運(yùn)算和模運(yùn)算等，以及對(duì)緩沖區(qū)內(nèi)容的不斷更新。

SHA-256（Secure Hash Algorithm 256-bit）是 SHA-2 家族中的一員，是一種廣泛使用的密碼哈希函數(shù)。SHA-256 生成的哈希值長度為 256 位，通常以 64 個(gè)字符的十六進(jìn)制字符串表示。SHA-256 在密碼學(xué)和數(shù)據(jù)完整性驗(yàn)證中得到廣泛應(yīng)用，被認(rèn)為是一種安全可靠的哈希算法。

SHA-256 的基本原理與 MD5 類似，但具有更復(fù)雜的設(shè)計(jì)和更長的輸出長度。其核心過程包括以下幾個(gè)步驟：

填充： 將輸入數(shù)據(jù)填充到滿足 512 位塊大小的倍數(shù)，并在數(shù)據(jù)尾部添加原始數(shù)據(jù)長度的二進(jìn)制表示。
初始化： 初始化 256 位的緩沖區(qū)，用于存儲(chǔ)中間計(jì)算結(jié)果。
處理塊： 將填充后的數(shù)據(jù)按照 512 位的塊進(jìn)行劃分，每個(gè)塊進(jìn)行一系列的運(yùn)算，更新緩沖區(qū)。
輸出： 將最終得到的緩沖區(qū)內(nèi)容作為 SHA-256 的輸出。

SHA-256 的核心操作包括四輪循環(huán)，每輪循環(huán)包含 64 次操作。這些操作包括位運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、模運(yùn)算等，以及對(duì)緩沖區(qū)內(nèi)容的不斷更新。

CryptAcquireContext 函數(shù)，用于獲取密碼學(xué)上下文句柄。這個(gè)函數(shù)通常是在進(jìn)行加密和解密操作之前調(diào)用的第一步。

以下是 CryptAcquireContext 函數(shù)的一般格式：

BOOL CryptAcquireContext(
  HCRYPTPROV *phProv,
  LPCTSTR    pszContainer,
  LPCTSTR    pszProvider,
  DWORD      dwProvType,
  DWORD      dwFlags
);

phProv: 用于接收密碼學(xué)上下文句柄的指針。
pszContainer: 指定密鑰容器的名稱?？梢詾?nbsp;NULL。
pszProvider: 指定加密服務(wù)提供者的名稱。可以為 NULL。
dwProvType: 指定提供者類型。常見的類型包括 PROV_RSA_FULL、PROV_RSA_AES 等。
dwFlags: 控制函數(shù)的行為的標(biāo)志。通常為 0。

成功調(diào)用后，phProv 將包含一個(gè)密碼學(xué)上下文句柄，該句柄用于后續(xù)的加密和解密操作。

CryptGetHashParam 函數(shù)，用于檢索哈希對(duì)象的參數(shù)。哈希對(duì)象是用于計(jì)算數(shù)據(jù)摘要的對(duì)象，通常在密碼學(xué)操作中使用。

以下是 CryptGetHashParam 函數(shù)的一般格式：

BOOL CryptGetHashParam(
  HCRYPTHASH hHash,
  DWORD      dwParam,
  BYTE       *pbData,
  DWORD      *pdwDataLen,
  DWORD      dwFlags
);

hHash: 哈希對(duì)象的句柄。
dwParam: 指定要檢索的參數(shù)類型。常見的參數(shù)類型包括 HP_HASHVAL（獲取哈希值）和 HP_HASHSIZE（獲取哈希值的大小）等。
pbData: 用于接收參數(shù)數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)。
pdwDataLen: 用于指定輸入緩沖區(qū)的大小，并在成功調(diào)用后包含實(shí)際返回的數(shù)據(jù)長度。
dwFlags: 控制函數(shù)的行為的標(biāo)志。通常為 0。

成功調(diào)用后，pbData 緩沖區(qū)中將包含請(qǐng)求的參數(shù)數(shù)據(jù)。

CryptDestroyHash 函數(shù)，用于銷毀哈希對(duì)象。哈希對(duì)象是在進(jìn)行哈希計(jì)算時(shí)創(chuàng)建的對(duì)象，使用完畢后需要通過 CryptDestroyHash 來釋放相關(guān)資源。

以下是 CryptDestroyHash 函數(shù)的一般格式：

BOOL CryptDestroyHash(
  HCRYPTHASH hHash
);

hHash: 要銷毀的哈希對(duì)象的句柄。

函數(shù)返回一個(gè)布爾值，表示是否成功銷毀哈希對(duì)象。如果成功，返回 TRUE，否則返回 FALSE。

CryptReleaseContext 函數(shù)，用于釋放密碼學(xué)上下文。密碼學(xué)上下文是在進(jìn)行加密或哈希操作時(shí)所創(chuàng)建的，使用完畢后需要通過 CryptReleaseContext 來釋放相關(guān)資源。

以下是 CryptReleaseContext 函數(shù)的一般格式：

BOOL CryptReleaseContext(
  HCRYPTPROV hProv,
  DWORD      dwFlags
);

hProv: 要釋放的密碼學(xué)上下文的句柄。

dwFlags: 一組標(biāo)志，通常可以設(shè)置為零。

函數(shù)返回一個(gè)布爾值，表示是否成功釋放密碼學(xué)上下文。如果成功，返回 TRUE，否則返回 FALSE。

這兩個(gè)算法都是單向加密算法，其可以將一段任意字符串壓縮為一個(gè)唯一常數(shù)。

#include <stdio.h>
#include <Windows.h>

BOOL CalculateHash(BYTE* pData, DWORD dwDataLength, ALG_ID algHashType, BYTE** ppHashData, DWORD* pdwHashDataLength)
{
	HCRYPTPROV hCryptProv = NULL;
	HCRYPTHASH hCryptHash = NULL;
	BYTE* pHashData = NULL;
	DWORD dwHashDataLength = 0;
	DWORD dwTemp = 0;
	BOOL bRet = FALSE;
	do
	{
		bRet = CryptAcquireContext(&hCryptProv, NULL, NULL, PROV_RSA_AES, CRYPT_VERIFYCONTEXT);
		bRet = CryptCreateHash(hCryptProv, algHashType, NULL, NULL, &hCryptHash);
		bRet = CryptHashData(hCryptHash, pData, dwDataLength, 0);
		dwTemp = sizeof(dwHashDataLength);
		bRet = CryptGetHashParam(hCryptHash, HP_HASHSIZE, (BYTE*)(&dwHashDataLength), &dwTemp, 0);
		pHashData = new BYTE[dwHashDataLength];
		RtlZeroMemory(pHashData, dwHashDataLength);
		bRet = ::CryptGetHashParam(hCryptHash, HP_HASHVAL, pHashData, &dwHashDataLength, 0);
		*ppHashData = pHashData;
		*pdwHashDataLength = dwHashDataLength;
	} while (FALSE);

	if (FALSE == bRet)
	{
		if (pHashData)
		{
			delete[]pHashData;
			pHashData = NULL;
		}
	}
	if (hCryptHash || hCryptProv)
	{
		CryptDestroyHash(hCryptHash);
		CryptReleaseContext(hCryptProv, 0);
	}
	return bRet;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	char szBuf[1024] = "hello lyshark";
	BYTE* pHashData = NULL;
	DWORD dwHashDataLength = 0;

	// MD5
	CalculateHash((BYTE *)szBuf, strlen(szBuf), CALG_MD5, &pHashData, &dwHashDataLength);

	for (DWORD x = 0; x < dwHashDataLength; x++)
	{
		printf("%x", pHashData[x]);
	}

	printf("\n");

	// SHA256
	CalculateHash((BYTE *)szBuf, strlen(szBuf), CALG_SHA_256, &pHashData, &dwHashDataLength);
	for (DWORD x = 0; x < dwHashDataLength; x++)
	{
		printf("%x", pHashData[x]);
	}

	delete[]pHashData;
	pHashData = NULL;

	system("pause");
	return 0;
}

上述代碼運(yùn)行后，則可以計(jì)算出hello lyshark字符串的md5以及sha256摘要信息，如下所示；

RSA對(duì)稱加解密

RSA（Rivest–Shamir–Adleman）是一種非對(duì)稱加密算法，于1977年由羅納德·李維斯特（Ron Rivest）、阿迪·薩米爾（Adi Shamir）和倫納德·阿德曼（Leonard Adleman）三位密碼學(xué)家提出。RSA算法基于兩個(gè)大素?cái)?shù)的乘積的難解性問題，它廣泛用于安全通信和數(shù)字簽名等領(lǐng)域。

RSA算法涉及到兩個(gè)密鑰：公鑰和私鑰。其中，公鑰用于加密，私鑰用于解密。其基本原理建立在兩個(gè)數(shù)論問題上：

大整數(shù)分解問題： 將一個(gè)大合數(shù)分解為兩個(gè)質(zhì)數(shù)的乘積的難度。
歐拉函數(shù)和模反演問題： 利用歐拉函數(shù)和模反演性質(zhì)，確保僅有私鑰的持有者能夠有效地解密。

RSA算法的密鑰生成過程包括以下步驟：

選擇兩個(gè)大素?cái)?shù) p 和 q。
計(jì)算 n = pq，n 稱為模數(shù)。
計(jì)算歐拉函數(shù) φ(n) = (p-1)(q-1)。
選擇公鑰 e，滿足 1 < e < φ(n)，且 e 與 φ(n) 互質(zhì)。
計(jì)算私鑰 d，使得 de ≡ 1 (mod φ(n))。

公鑰是 (n, e)，私鑰是 (n, d)。

加密和解密過程如下：

RSA算法的安全性基于大整數(shù)分解問題的困難性，即在已知 n 的情況下，要找到 p 和 q 的乘積。當(dāng) n 非常大時(shí)，這一過程變得非常耗時(shí)，使得RSA算法在當(dāng)前的計(jì)算資源下被廣泛應(yīng)用于加密通信和數(shù)字簽名。

CryptGenKey 是 Windows Cryptographic API (CryptoAPI) 中的一個(gè)函數(shù)，用于生成密鑰。該函數(shù)允許應(yīng)用程序生成對(duì)稱密鑰、非對(duì)稱密鑰對(duì)以及用于哈希的密鑰。

以下是 CryptGenKey 函數(shù)的一般格式：

BOOL CryptGenKey(
  HCRYPTPROV hProv,
  ALG_ID     Algid,
  DWORD      dwFlags,
  HCRYPTKEY  *phKey
);

hProv: 用于生成密鑰的密碼學(xué)服務(wù)提供者 (CSP) 的句柄。
Algid: 標(biāo)識(shí)要生成的密鑰類型，可以是對(duì)稱密鑰算法、非對(duì)稱密鑰算法或用于哈希的密鑰算法。
dwFlags: 控制密鑰生成的標(biāo)志。對(duì)于不同的密鑰類型，可能有不同的標(biāo)志。
phKey: 生成的密鑰的句柄。

函數(shù)返回一個(gè)布爾值，表示是否成功生成密鑰。如果成功，返回 TRUE，否則返回 FALSE。

CryptExportKey 函數(shù)是 Windows Cryptographic API (CryptoAPI) 中的一個(gè)函數(shù)，用于導(dǎo)出密鑰的原始或簡單 BLOB 格式。密鑰 BLOB 包含密鑰的完整信息，以便在不同的系統(tǒng)或進(jìn)程之間傳輸密鑰。

以下是 CryptExportKey 函數(shù)的一般格式：

BOOL CryptExportKey(
  HCRYPTKEY hKey,
  HCRYPTKEY hExpKey,
  DWORD     dwBlobType,
  DWORD     dwFlags,
  BYTE      *pbData,
  DWORD     *pdwDataLen
);

hKey: 要導(dǎo)出的密鑰的句柄。
hExpKey: 導(dǎo)出密鑰的密碼學(xué)服務(wù)提供者 (CSP) 句柄。通常，使用與 hKey 相同的 CSP。
dwBlobType: 導(dǎo)出的 BLOB 類型，可以是簡單 BLOB 或原始 BLOB。
dwFlags: 導(dǎo)出操作的標(biāo)志。
pbData: 用于接收導(dǎo)出的密鑰 BLOB 的緩沖區(qū)。
pdwDataLen: 指向存儲(chǔ)密鑰 BLOB 大小的變量的指針。在調(diào)用函數(shù)之前，應(yīng)將其設(shè)置為緩沖區(qū)的大?。辉谡{(diào)用函數(shù)后，它將包含實(shí)際寫入緩沖區(qū)的字節(jié)數(shù)。

函數(shù)返回一個(gè)布爾值，表示是否成功導(dǎo)出密鑰。如果成功，返回 TRUE，否則返回 FALSE。

CryptImportKey 函數(shù)是 Windows Cryptographic API (CryptoAPI) 中的一個(gè)函數(shù)，用于導(dǎo)入密鑰的原始或簡單 BLOB 格式。該函數(shù)通常與 CryptExportKey 函數(shù)一起使用，用于在不同的系統(tǒng)或進(jìn)程之間傳輸密鑰。

以下是 CryptImportKey 函數(shù)的一般格式：

BOOL CryptImportKey(
  HCRYPTPROV hProv,
  const BYTE *pbData,
  DWORD      dwDataLen,
  HCRYPTKEY  hPubKey,
  DWORD      dwFlags,
  HCRYPTKEY  *phKey
);

hProv: 密鑰將與之關(guān)聯(lián)的密碼學(xué)服務(wù)提供者 (CSP) 的句柄。
pbData: 包含要導(dǎo)入的密鑰 BLOB 的緩沖區(qū)的指針。
dwDataLen: 密鑰 BLOB 的長度（以字節(jié)為單位）。
hPubKey: 用于解密密鑰 BLOB 的公鑰的句柄。
dwFlags: 導(dǎo)入密鑰的標(biāo)志。
phKey: 指向?qū)氲拿荑€的句柄的指針。

函數(shù)返回一個(gè)布爾值，表示是否成功導(dǎo)入密鑰。如果成功，返回 TRUE，否則返回 FALSE。

RSA算法包括公鑰與私鑰兩部，加密時(shí)會(huì)先使用RSA生成公鑰與私鑰，然后在進(jìn)行加密。

#include <iostream>
#include <Windows.h>

using namespace std;

// 生成公鑰和私鑰
BOOL GenerateKey(BYTE **ppPublicKey, DWORD *pdwPublicKeyLength, BYTE **ppPrivateKey, DWORD *pdwPrivateKeyLength)
{
  BOOL bRet = TRUE;
  HCRYPTPROV hCryptProv = NULL;
  HCRYPTKEY hCryptKey = NULL;
  BYTE *pPublicKey = NULL;
  DWORD dwPublicKeyLength = 0;
  BYTE *pPrivateKey = NULL;
  DWORD dwPrivateKeyLength = 0;

  do
  {
    bRet = CryptAcquireContext(&hCryptProv, NULL, NULL, PROV_RSA_FULL, 0);
    if (FALSE == bRet)
      break;
    bRet = CryptGenKey(hCryptProv, AT_KEYEXCHANGE, CRYPT_EXPORTABLE, &hCryptKey);
    if (FALSE == bRet)
      break;
    bRet = CryptExportKey(hCryptKey, NULL, PUBLICKEYBLOB, 0, NULL, &dwPublicKeyLength);
    if (FALSE == bRet)
      break;
    pPublicKey = new BYTE[dwPublicKeyLength];
    RtlZeroMemory(pPublicKey, dwPublicKeyLength);
    bRet = CryptExportKey(hCryptKey, NULL, PUBLICKEYBLOB, 0, pPublicKey, &dwPublicKeyLength);
    if (FALSE == bRet)
      break;
    bRet = CryptExportKey(hCryptKey, NULL, PRIVATEKEYBLOB, 0, NULL, &dwPrivateKeyLength);
    if (FALSE == bRet)
      break;

    pPrivateKey = new BYTE[dwPrivateKeyLength];
    RtlZeroMemory(pPrivateKey, dwPrivateKeyLength);
    bRet = CryptExportKey(hCryptKey, NULL, PRIVATEKEYBLOB, 0, pPrivateKey, &dwPrivateKeyLength);
    if (FALSE == bRet)
      break;

    *ppPublicKey = pPublicKey;
    *pdwPublicKeyLength = dwPublicKeyLength;
    *ppPrivateKey = pPrivateKey;
    *pdwPrivateKeyLength = dwPrivateKeyLength;

  } while (FALSE);

  if (hCryptKey)
    CryptDestroyKey(hCryptKey);
  if (hCryptProv)
    CryptReleaseContext(hCryptProv, 0);
  return bRet;
}

// 公鑰加密數(shù)據(jù)
BOOL RsaEncrypt(BYTE *pPublicKey, DWORD dwPublicKeyLength, BYTE *pData, DWORD &dwDataLength, DWORD dwBufferLength)
{
  BOOL bRet = TRUE;
  HCRYPTPROV hCryptProv = NULL;
  HCRYPTKEY hCryptKey = NULL;

  do
  {
    bRet = CryptAcquireContext(&hCryptProv, NULL, NULL, PROV_RSA_FULL, 0);
    if (FALSE == bRet)
      break;
    bRet = CryptImportKey(hCryptProv, pPublicKey, dwPublicKeyLength, NULL, 0, &hCryptKey);
    if (FALSE == bRet)
      break;
    bRet = CryptEncrypt(hCryptKey, NULL, TRUE, 0, pData, &dwDataLength, dwBufferLength);
    if (FALSE == bRet)
      break;
  } while (FALSE);
    
  if (hCryptKey)
    CryptDestroyKey(hCryptKey);
  if (hCryptProv)
    CryptReleaseContext(hCryptProv, 0);
  return bRet;
}

// 私鑰解密數(shù)據(jù)
BOOL RsaDecrypt(BYTE *pPrivateKey, DWORD dwProvateKeyLength, BYTE *pData, DWORD &dwDataLength)
{
  BOOL bRet = TRUE;
  HCRYPTPROV hCryptProv = NULL;
  HCRYPTKEY hCryptKey = NULL;

  do
  {
    bRet = CryptAcquireContext(&hCryptProv, NULL, NULL, PROV_RSA_FULL, 0);
    if (FALSE == bRet)
      break;
    bRet = CryptImportKey(hCryptProv, pPrivateKey, dwProvateKeyLength, NULL, 0, &hCryptKey);
    if (FALSE == bRet)
      break;
    bRet = CryptDecrypt(hCryptKey, NULL, TRUE, 0, pData, &dwDataLength);
    if (FALSE == bRet)
      break;
  } while (FALSE);

  if (hCryptKey)
    CryptDestroyKey(hCryptKey);
  if (hCryptProv)
    CryptReleaseContext(hCryptProv, 0);
  return bRet;
}

int main(int argc, char * argv[])
{
  BYTE *pPublicKey = NULL;
  DWORD dwPublicKeyLength = 0;
  BYTE *pPrivateKey = NULL;
  DWORD dwPrivateKeyLength = 0;
  BYTE *pData = NULL;
  DWORD dwDataLength = 0;
  DWORD dwBufferLength = 4096;

  pData = new BYTE[dwBufferLength];

  RtlZeroMemory(pData, dwBufferLength);
  lstrcpy((char *)pData, "hello lyshark");
  dwDataLength = 1 + lstrlen((char *)pData);

  // 輸出加密前原始數(shù)據(jù)
  printf("加密前原始數(shù)據(jù): ");
  for (int i = 0; i < dwDataLength; i++)
    printf("%x", pData[i]);
  printf("\n\n");

  // 生成公鑰和私鑰
  GenerateKey(&pPublicKey, &dwPublicKeyLength, &pPrivateKey, &dwPrivateKeyLength);
  printf("公鑰: ");
  for (int i = 0; i < dwPublicKeyLength; i++)
    printf("%.2x", pPublicKey[i]);
  printf("\n\n");

  printf("私鑰: ");
  for (int i = 0; i < dwPrivateKeyLength; i++)
    printf("%.2x", pPrivateKey[i]);
  printf("\n\n");

  // 使用公鑰加密
  RsaEncrypt(pPublicKey, dwPublicKeyLength, pData, dwDataLength, dwBufferLength);
  printf("公鑰加密: ");
  for (int i = 0; i < dwDataLength; i++)
    printf("%x", pData[i]);
  printf("\n\n");

  // 使用私鑰解密
  RsaDecrypt(pPrivateKey, dwPrivateKeyLength, pData, dwDataLength);
  printf("私鑰解密: ");
  for (int i = 0; i < dwDataLength; i++)
    printf("%x", pData[i]);
  printf("\n\n");

  delete[]pData;
  delete[]pPrivateKey;
  delete[]pPublicKey;
  system("pause");
  return 0;
}

運(yùn)行后生成公鑰與私鑰，并對(duì)字符串加密與解密，如下圖所示；