加密签名提供了一种验证数据完整性的方法。通过使用数字签名对数据进行签名，任何人都可以验证签名，然后证明数据源自您。它还会验证信息在您签名后没有被更改。
生成签名时，您可能会尝试使用String.GetHashCode方法。然而，根本不建议这样做。String.GetHashCode实际上是用于基于哈希表的集合。
- 不要序列化存储在数据库中的哈希代码。
- 哈希代码不适合用作键控集合中对象检索的键。
- 不相等的对象可以有相同的哈希代码。
- 要生成加密的强哈希，请改为使用:
System.Security.Cryptography.HashAlgorithm或System.Security.Cryptography.KeyedHashAlgorithm。
为了了解这是如何工作的，我们将使用 SHA256 创建一个哈希。然后，我们将创建一个容器来存储公共和私有非对称密钥。然后，我们将签名并将签名的哈希返回给调用应用程序。
为了验证签名的消息，我们将指定要使用的容器以及原始消息的哈希和数字签名。一种称为VerifySignedMessage的方法将验证传输消息的有效性。
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| 注意:SHA256 是一种哈希算法，而不是加密算法。 |
首先在 Visual Studio 中创建新的控制台应用程序。在开始编写任何代码之前，请将以下命名空间添加到控制台应用程序中。
代码清单 1:添加新的名称空间
using static System.Console;
using
System.Security.Cryptography;System.Security.Cryptography命名空间将为这个应用程序提供我们需要的加密服务。命名空间提供诸如消息认证、数据编码和解码、随机数生成、哈希等服务。我们引入范围的System.Console静态命名空间允许我们键入更少的代码。从 C# 6.0 开始，静态类可以直接进入范围，而无需我们完全限定静态命名空间。
接下来，您需要添加一个包含容器名称的类范围属性。容器名称的功能将在后面更详细地解释。
代码清单 2:添加容器名称
public static string ContainerName { get; private set; }接下来，给Program类添加一个名为SignMessage的方法。该方法接受原始消息作为参数，并将通过out参数返回该消息的哈希值。
代码清单 3:添加签名消息方法
private static byte[] SignMessage(string message, out byte[] hashValue)
{
}在这个方法中，创建代码清单 4 中的 using 语句。
代码清单 4: SHA256Managed
using (SHA256 sha = SHA256Managed.Create())
{
}如前所述，SHA256 是一种哈希算法。顾名思义，SHA256 的哈希大小是 256 位。SHA256 是一个抽象类，SHA256Managed 是抽象类的唯一实现。
图 1: SHA256 抽象类
您会注意到抽象类继承自HashAlgorithm并公开了一个重载的Create()方法。事实上，继承链如图 2 所示。
图 2:继承
回到我们的代码示例，现在在 using 语句中，添加代码清单 5 中的代码。
代码清单 5: SignMessage 方法
hashValue =
sha.ComputeHash(Encoding.UTF8.GetBytes(message));
CspParameters csp = new CspParameters();
csp.KeyContainerName
= ContainerName;
RSACryptoServiceProvider rsa = new RSACryptoServiceProvider(csp);
var formatter = new RSAPKCS1SignatureFormatter(rsa);
formatter.SetHashAlgorithm("SHA256");
return
formatter.CreateSignature(hashValue);哈希值是通过调用ComputeHash()方法创建的，该方法现在已经对我们传递给它的消息进行了加密哈希。RSACryptoServiceProvider和DSACryptoServceProvider类提供非对称加密。在前面的代码清单中，当我们实例化RSACryptoServiceProvider的新实例时，为我们生成了一个新的公钥/私钥对。
通常，非对称私钥绝不能存储在本地或本地计算机上的纯文本中。如果必须存储私钥，则必须使用密钥容器。当我们实例化CspParameters类的新实例时，我们通过将您想要使用的名称传递给KeyContainerName字段来创建这样一个密钥容器。这就是我们利用先前创建的ContainerName字段的地方。
我们现在准备使用RSAPKCS1SignatureFormatter创建签名，并将其返回给调用代码。我们传递给SignMessage()方法的消息现在被哈希和数字签名。完整的SignMessage()方法应该类似于代码清单 6。
代码清单 6:完全签名消息方法
private static byte[] SignMessage(string message, out byte[] hashValue)
{
using (SHA256 sha = SHA256Managed.Create())
{
hashValue = sha.ComputeHash(Encoding.UTF8.GetBytes(message));
CspParameters csp = new CspParameters();
csp.KeyContainerName = ContainerName;
RSACryptoServiceProvider rsa = new RSACryptoServiceProvider(csp);
var formatter = new RSAPKCS1SignatureFormatter(rsa);
formatter.SetHashAlgorithm("SHA256");
return formatter.CreateSignature(hashValue);
}
}哈希的消息可以通过VerifySignedMessage()方法验证。注意RSAPKCS1SignatureDeformatter对象进行数字签名的验证。
代码清单 7:验证数字签名
private static bool VerifySignedMessage(byte[] hash, byte[] signature)
{
CspParameters csp = new CspParameters();
csp.KeyContainerName = ContainerName;
using (RSACryptoServiceProvider rsa = new RSACryptoServiceProvider(csp))
{
var deformatter = new RSAPKCS1SignatureDeformatter(rsa);
deformatter.SetHashAlgorithm("SHA256");
return deformatter.VerifySignature(hash, signature);
}
}为了验证数字签名，您需要:
- 签名者的公钥。
- 生成的实际数字签名。
- 用于签名消息的哈希算法。
- 签名消息的哈希值。
在这种情况下，我们是消息的签名者。我们用来签署数据的公钥安全地存储在我们创建的容器中。
| | 注意:我们尚未加密该邮件。我们只生成了一个哈希，以验证消息在发送和接收之间没有被篡改。 |
为了实现这个数字签名，让我们给我们的容器命名为 KeyContainer ，并获取我们生成的消息的签名。然后，代码将验证显然将通过验证的数字签名。
代码清单 8:实现
public static string ContainerName { get; private set; }
static void Main(string[] args)
{
ContainerName = "KeyContainer";
string message = $"This secure
message was generated on {DateTime.Now}";
byte[] signature =
SignMessage(message, out byte[] hash);
if (VerifySignedMessage(hash,
signature))
WriteLine($"Message
'{message}' is valid");
else
WriteLine($"Message
'{message}' is not valid");
ReadLine();
}运行应用程序将得到图 3 中的输出。
图 3:输出结果
前面代码的输出是显而易见的。那么，让我们看一个更实际的例子。在下面的代码中，我们将不详细讨论传递公钥。我们将在创建的容器中简单地使用它。
图 4 中的图表可以说明这种情况。
图 4:签署消息
想象一下，你给我发了一条信息，让我用你提供的账号把 500 美元转入你的银行账户。信息中明确说明了金额和账号。然而，在你给我发送消息之前，你要签名，并把消息和数字签名一起发给我。
代码清单 9:原始消息签名
// Sender
string secureMessage = $"Transfer $500 into account number 029192819283
on {DateTime.Now}";
byte[] digitalSignature =
SignMessage(secureMessage);用于签署消息的方法与我们之前使用的方法相同。这次它只返回数字签名。
代码清单 10:创建数字签名
private static byte[] SignMessage(string message)
{
using (SHA256 sha = SHA256Managed.Create())
{
byte[] hashValue = sha.ComputeHash(Encoding.UTF8.GetBytes(message));
CspParameters csp = new CspParameters();
csp.KeyContainerName = ContainerName;
RSACryptoServiceProvider rsa = new RSACryptoServiceProvider(csp);
var formatter = new RSAPKCS1SignatureFormatter(rsa);
formatter.SetHashAlgorithm("SHA256");
return formatter.CreateSignature(hashValue);
}
}不幸的是，在向我发送消息和我收到消息之间的某个地方，有人截获了消息并更改了内容。金额从 500 美元更改为 5000 美元，银行账户更改为攻击者的银行账号。
代码清单 11:截获的消息
// Message intercepted
secureMessage
= $"Transfer
$5000 into account number 849351278435 on {DateTime.Now}";当修改后的消息到达我这里时，我使用ComputeMessageHash()扩展方法来计算消息的哈希。接下来，我将计算出的哈希值与您的数字签名一起传递给VerifySignedMessage()方法，以检查消息的真实性。
代码清单 12:计算哈希和验证消息
// Recipient
byte[] messageHash = secureMessage.ComputeMessageHash();
if
(VerifySignedMessage(messageHash, digitalSignature))
WriteLine($"Message '{secureMessage}' is valid and can be
trusted.");
else
WriteLine($"The
following message: '{secureMessage}' is not valid. DO NOT TRUST THIS MESSAGE!");ComputeMessageHash()方法并不复杂，只是返回接收到的消息的哈希。
代码清单 13:计算消息方法
public static class ExtensionMethods
{
public static byte[] ComputeMessageHash(this string value)
{
using (SHA256 sha = SHA256.Create())
{
return sha.ComputeHash(Encoding.UTF8.GetBytes(value));
}
}
}如果您现在运行控制台应用程序，您将收到一条非常不同的消息。
图 5:收到的消息无效
您可以看到数字签名在安全消息传输中的重要作用。同样，使用数字签名不是为了混淆发送的消息，而是为了验证消息的真实性。如果你的意图是发送一条信息，使它不能被任何拦截它的人阅读，你必须加密这条信息。
我们将在后面的章节中讨论如何做到这一点。
如本章开头所述，String.GetHashCode()不是生成哈希的合适方法。它返回的值会改变，并且它依赖于平台。这意味着不同版本的。NET 框架。的 32 位和 64 位版本也有所不同。NET 框架。
最后，GetHashCode()方法可以为不同的字符串返回相同的值。这使得保护您的数据所需的标准完全没有效率。