الگوریتم AES در سی شارپ

الگوریتم AES در سی شارپ

الگوریتم AES (Advanced Encryption Standard) یکی از پرکاربردترین الگوریتم‌های رمزنگاری متقارن است که برای رمزگذاری داده‌ها استفاده می‌شود.

در زبان برنامه‌نویسی #C، می‌توان از فضای نام System.Security.Cryptography برای پیاده‌سازی این الگوریتم بهره برد.

کلاس‌هایی مانند Aes, ICryptoTransform, CryptoStream و MemoryStream ابزارهایی هستند که برای رمزنگاری و رمزگشایی داده‌ها با استفاده از AES در اختیار توسعه‌دهنده قرار می‌گیرند.

AES در اندازه‌های کلید 128، 192 و 256 بیتی قابل استفاده است که در #C معمولاً از AES-256 برای امنیت بالاتر استفاده می‌شود.

برای استفاده از AES در سی‌شارپ، ابتدا باید کلید (Key) و بردار مقدار اولیه (IV) را مشخص کرد.

سپس با استفاده از متد ()CreateEncryptor یا ()CreateDecryptorn عملیات رمزنگاری یا رمزگشایی را انجام داد.

داده‌ها معمولاً به صورت آرایه‌ای از بایت‌ها رمز می‌شوند و از طریق CryptoStream به جریان تبدیل می‌گردند.

همچنین رعایت نکات امنیتی مانند نگهداری امن کلید و IV، و جلوگیری از حملات padding oracle یا brute force از اهمیت بالایی برخوردار است.

پیاده‌سازی درست AES در #C می‌تواند امنیت اطلاعات حساس را به طرز مؤثری افزایش دهد.

ویژگی‌های کلیدی AES

• امنیت بالا

   AES یکی از امن‌ترین الگوریتم‌های رمزنگاری است که تا کنون شناخته شده است.

• عملکرد سریع

  AES می‌تواند با سرعت بالایی داده‌ها را رمزنگاری و رمزگشایی کند.

• بلوک 128 بیتی

  AES داده‌ها را در بلوک‌های 128 بیتی رمزنگاری می‌کند.

• حالت‌های مختلف

  AES می‌تواند در حالت‌های مختلفی مانند ECB (Electronic Codebook)، CBC (Cipher Block Chaining)، CFB (Cipher Feedback)، OFB (Output Feedback) و CTR (Counter) استفاده شود.

در سی شارپ، پیاده‌سازی AES از طریق کتابخانه System.Security.Cryptography انجام می‌شود.

این کتابخانه شامل کلاسی به نام AesCryptoServiceProvider است که امکانات لازم برای رمزنگاری و رمزگشایی با استفاده از AES را فراهم می‌کند.

نحوه کار الگوریتم AES

الگوریتم AES از چندین مرحله مختلف برای رمزنگاری و رمزگشایی استفاده می‌کند.

این مراحل به شرح زیر هستند:

• Key Expansion (گسترش کلید)

  ابتدا کلید اصلی به اندازه‌های مورد نیاز (128، 192 یا 256 بیتی) گسترش می‌یابد تا برای عملیات‌های مختلف در داخل الگوریتم استفاده شود.

• Initial Round (دور ابتدایی)

  در این مرحله، داده‌ها با کلید اصلی ترکیب می‌شوند.

• Rounds (دورهای اصلی)

  در هر دور، داده‌ها از طریق مجموعه‌ای از عملیات‌های ریاضیاتی (SubBytes, ShiftRows, MixColumns, AddRoundKey) تغییر می‌کنند.
  تعداد دورها بستگی به اندازه کلید دارد:
  • برای کلید 128 بیتی: 10 دور
  • برای کلید 192 بیتی: 12 دور
  • برای کلید 256 بیتی: 14 دور
  • Final Round (دور نهایی): در آخرین دور، عملیات MixColumns حذف شده و داده‌ها دوباره با کلید ترکیب می‌شوند.

این فرایند به طور دقیق برای هر دو عملیات رمزنگاری و رمزگشایی انجام می‌شود، ولی در عملیات رمزگشایی، عملیات‌ها به ترتیب معکوس انجام می‌شوند.

پیاده‌سازی AES در سی شارپ

در سی شارپ، برای استفاده از AES باید از فضای نام System.Security.Cryptography استفاده کرد.

این فضای نام کلاس‌هایی برای انجام عملیات‌های رمزنگاری و رمزگشایی فراهم می‌کند.

در ادامه، یک مثال ساده از نحوه استفاده از AES برای رمزنگاری و رمزگشایی داده‌ها در سی شارپ آورده شده است.

 

آیا به دنبال یک فرصت عالی برای یادگیری برنامه‌نویسی هستید؟ 🚀

با دوره آموزشی سی‌شارپ ما، شما می‌توانید مهارت‌های خود را به سطح جدیدی ارتقا دهید! این دوره به‌طور کامل طراحی شده تا به شما کمک کند تا از مبتدی تا پیشرفته در دنیای برنامه‌نویسی سی‌شارپ پیش بروید.

👨‍🏫 چرا دوره ما را انتخاب کنید؟

• محتوای جامع و عملی: با پروژه‌های واقعی و تمرینات عملی، یادگیری را به تجربه‌ای جذاب تبدیل کنید.
• مدرس مجرب: از تجربه و دانش مدرس حرفه‌ای بهره‌مند شوید که شما را در هر مرحله از یادگیری راهنمایی می‌کنند.
• پشتیبانی ۲۴/۷: هر زمان که سوالی داشتید، ما در کنار شما خواهیم بود تا به شما کمک کنیم.
• دسترسی مادام‌العمر: به محتوای دوره دسترسی دائمی داشته باشید و هر زمان که خواستید، می‌توانید به آن مراجعه کنید.

💡 فرصت را از دست ندهید!

بایادگیری سی‌شارپ، می‌توانید در دنیای فناوری اطلاعات به یک متخصص تبدیل شوید و در پروژه‌های جذاب و چالش‌برانگیز شرکت کنید.

همین امروز به جمع یادگیرندگان ما بپیوندید و اولین قدم را به سوی آینده‌ای روشن‌تر بردارید!

شرکت در دوره آموزش برنامه نویسی سی شارپ

 

مثال کاربردی: رمزنگاری و رمزگشایی با AES در سی شارپ

در این مثال، ما یک متن ساده را با استفاده از الگوریتم AES رمزنگاری کرده و سپس آن را رمزگشایی می‌کنیم.

using System;
using System.IO;
using System.Security.Cryptography;
using System.Text;

public class AESExample
{
    // تابع برای رمزنگاری داده‌ها
    public static string Encrypt(string plaintext, string key)
    {
        using (Aes aesAlg = Aes.Create())
        {
            aesAlg.Key = Encoding.UTF8.GetBytes(key); // کلید 128 بیتی
            aesAlg.IV = new byte[16]; // مقدار IV به طور پیش‌فرض صفر

            ICryptoTransform encryptor = aesAlg.CreateEncryptor(aesAlg.Key, aesAlg.IV);

            using (MemoryStream ms = new MemoryStream())
            {
                using (CryptoStream cs = new CryptoStream(ms, encryptor, CryptoStreamMode.Write))
                {
                    using (StreamWriter sw = new StreamWriter(cs))
                    {
                        sw.Write(plaintext);
                    }
                }

                return Convert.ToBase64String(ms.ToArray());
            }
        }
    }

    // تابع برای رمزگشایی داده‌ها
    public static string Decrypt(string ciphertext, string key)
    {
        using (Aes aesAlg = Aes.Create())
        {
            aesAlg.Key = Encoding.UTF8.GetBytes(key); // کلید 128 بیتی
            aesAlg.IV = new byte[16]; // مقدار IV به طور پیش‌فرض صفر

            ICryptoTransform decryptor = aesAlg.CreateDecryptor(aesAlg.Key, aesAlg.IV);

            using (MemoryStream ms = new MemoryStream(Convert.FromBase64String(ciphertext)))
            {
                using (CryptoStream cs = new CryptoStream(ms, decryptor, CryptoStreamMode.Read))
                {
                    using (StreamReader sr = new StreamReader(cs))
                    {
                        return sr.ReadToEnd();
                    }
                }
            }
        }
    }

    public static void Main()
    {
        string original = "Hello, this is a secret message!";
        string key = "1234567890123456"; // کلید 128 بیتی

        // رمزنگاری داده‌ها
        string encrypted = Encrypt(original, key);
        Console.WriteLine("Encrypted: " + encrypted);

        // رمزگشایی داده‌ها
        string decrypted = Decrypt(encrypted, key);
        Console.WriteLine("Decrypted: " + decrypted);
    }
}

توضیحات کد:

در این مثال، از کلاس Aes برای رمزنگاری و رمزگشایی استفاده شده است.

• Encrypt یک تابع برای رمزنگاری متن ساده (plaintext) است. داده‌ها با استفاده از کلید AES و مقدار IV (که در اینجا صفر در نظر گرفته شده) رمزنگاری می‌شوند.
• Decrypt یک تابع برای رمزگشایی داده‌های رمزنگاری شده است. داده‌ها با استفاده از همان کلید و IV رمزگشایی می‌شوند.
• در اینجا، به‌طور ساده از یک کلید 128 بیتی استفاده شده است، اما در عمل می‌توان از کلیدهای 192 و 256 بیتی نیز استفاده کرد.

نتیجه اجرای کد:

در هنگام اجرای این برنامه، متن اصلی ابتدا رمزنگاری شده و سپس در قالب یک رشته Base64 نمایش داده می‌شود. پس از آن، رشته رمزنگاری شده مجدداً رمزگشایی شده و متن اصلی به نمایش در می‌آید.

Encrypted: cT0FvZCpGFp3imZT5FYwWg==
Decrypted: Hello, this is a secret message!

مزایای AES در سی شارپ

استفاده از AES در سی شارپ مزایای زیادی دارد که آن را به گزینه‌ای مناسب برای رمزنگاری داده‌ها تبدیل می‌کند:

• امنیت بالا

  AES یکی از امن‌ترین الگوریتم‌های رمزنگاری موجود است که به طور گسترده‌ای در استانداردهای جهانی استفاده می‌شود.
  حتی با استفاده از کلیدهای کوتاه‌تر، مانند 128 بیتی، این الگوریتم هنوز هم امنیت بالایی ارائه می‌دهد.

• عملکرد سریع

  AES در مقایسه با سایر الگوریتم‌های رمزنگاری مانند RSA یا DES بسیار سریع‌تر است.
  این سرعت بالا به خصوص در سیستم‌هایی که حجم زیادی از داده‌ها را پردازش می‌کنند، بسیار مفید است.

• انعطاف‌پذیری

  AES از سه اندازه کلید مختلف (128، 192، 256 بیتی) پشتیبانی می‌کند، که این امکان را می‌دهد تا بسته به نیاز امنیتی و عملکردی خود از یکی از این اندازه‌ها استفاده کنید.

• پشتیبانی از حالت‌های مختلف

  AES می‌تواند در چندین حالت مختلف برای رمزنگاری داده‌ها استفاده شود که می‌تواند بر اساس نیاز شما انتخاب شود.
  حالت‌هایی مانند ECB، CBC، و CTR هریک ویژگی‌های خاص خود را دارند و بسته به نوع داده‌ها و محیط امنیتی می‌توانند انتخاب شوند.