如何在C++中实现加密和解密？

在数字化时代，数据安全显得尤为重要。C++作为一种高性能的编程语言，在加密和解密领域有着广泛的应用。本文将深入探讨如何在C++中实现加密和解密，帮助读者掌握这一实用技能。

一、C++加密解密概述

在C++中，加密和解密主要依赖于算法和密钥。加密是将原始数据转换成密文的过程，而解密则是将密文转换回原始数据的过程。常见的加密算法有AES、DES、RSA等。

二、C++加密解密算法

AES加密算法

AES（Advanced Encryption Standard）是一种广泛使用的对称加密算法。以下是一个使用AES加密算法的示例代码：

#include 

#include 

#include 

#include 



void AES_encrypt(const unsigned char* input, unsigned char* output, const unsigned char* key, const unsigned char* iv) {

    EVP_CIPHER_CTX* ctx = EVP_CIPHER_CTX_new();

    EVP_EncryptInit_ex(ctx, EVP_aes_256_cbc(), NULL, key, iv);

    EVP_EncryptUpdate(ctx, output, &output_len, input, input_len);

    EVP_EncryptFinal_ex(ctx, output + output_len, &output_len);

    EVP_CIPHER_CTX_free(ctx);

}



int main() {

    const unsigned char key[] = "1234567890123456"; // 16字节密钥

    const unsigned char iv[] = "1234567890123456"; // 16字节向量

    unsigned char input[] = "Hello, World!";

    unsigned char output[1024];

    int output_len;



    AES_encrypt(input, output, key, iv);



    std::cout << "Encrypted: " << std::string((char*)output, output_len) << std::endl;



    return 0;

}

DES加密算法

DES（Data Encryption Standard）是一种较早的对称加密算法。以下是一个使用DES加密算法的示例代码：

#include 

#include 



void DES_encrypt(const unsigned char* input, unsigned char* output, const unsigned char* key) {

    DES_cblock key2;

    DES_key_schedule schedule;

    DES_encrypt1(input, output, &schedule);



    memcpy(key2, key, 8);

    DES_set_odd_parity(&key2);

    DES_set_key(&key2, &schedule);

    DES_encrypt1(input + 8, output + 8, &schedule);

}



int main() {

    const unsigned char key[] = "12345678"; // 8字节密钥

    unsigned char input[] = "Hello, World!";

    unsigned char output[1024];



    DES_encrypt(input, output, key);



    std::cout << "Encrypted: " << std::string((char*)output, 8) << std::endl;



    return 0;

}

RSA加密算法

RSA（Rivest-Shamir-Adleman）是一种非对称加密算法。以下是一个使用RSA加密算法的示例代码：

#include 

#include 

#include 

#include 



void RSA_encrypt(const unsigned char* input, unsigned char* output, RSA* rsa) {

    int output_len = RSA_size(rsa);

    if (RSA_public_encrypt(input_len, input, output, rsa, RSA_PKCS1_PADDING) != 1) {

        ERR_print_errors_fp(stderr);

        return;

    }

}



int main() {

    FILE* key_file = fopen("key.pem", "r");

    RSA* rsa = PEM_read_RSAPublicKey(key_file, NULL, NULL, NULL);

    fclose(key_file);



    const unsigned char input[] = "Hello, World!";

    unsigned char output[1024];

    int output_len;



    RSA_encrypt(input, output, rsa);



    std::cout << "Encrypted: " << std::string((char*)output, output_len) << std::endl;



    RSA_free(rsa);



    return 0;

}

三、案例分析

假设有一个包含敏感信息的文件，我们需要对其进行加密。以下是一个使用AES加密算法对文件进行加密的示例：

#include 

#include 

#include 

#include 

#include 



void AES_encrypt_file(const std::string& input_path, const std::string& output_path, const unsigned char* key, const unsigned char* iv) {

    std::ifstream input(input_path, std::ios::binary);

    std::ofstream output(output_path, std::ios::binary);



    if (!input || !output) {

        std::cerr << "Error opening file" << std::endl;

        return;

    }



    unsigned char buffer[1024];

    int read_len;



    while (input.read(reinterpret_cast(buffer), sizeof(buffer))) {

        read_len = input.gcount();

        unsigned char output[1024];

        int output_len;



        AES_encrypt(buffer, output, key, iv);



        output.write(reinterpret_cast(output), output_len);

    }



    input.close();

    output.close();

}



int main() {

    const unsigned char key[] = "1234567890123456"; // 16字节密钥

    const unsigned char iv[] = "1234567890123456"; // 16字节向量

    std::string input_path = "input.txt";

    std::string output_path = "output.txt";



    AES_encrypt_file(input_path, output_path, key, iv);



    return 0;

}

通过以上代码，我们可以将文件input.txt加密成output.txt。

四、总结

本文介绍了如何在C++中实现加密和解密，通过AES、DES、RSA等算法的示例代码，帮助读者掌握这一实用技能。在实际应用中，我们需要根据具体需求选择合适的加密算法，并确保密钥和向量的安全性。