【C#中級】 AES-256で暗号化・復号化する方法

2021年7月20日2022年8月15日

近年、世界的にセキュリティ意識が高まってきたのでC#でAES暗号するコードを実装してみました。

AES暗号とは？

AES(Advanced Encryption Standard)はRijndaelとも呼ばれています。

旧規格の対称鍵暗号であるDES(Data Encryption Standard)の安全性が低下したために、NIST(アメリカ国立標準技術研空所)が公募し、2000年に選定された対称暗号です。

そのため、DESは今となっては非推奨のレガシーテクノロジーとなっているため、AESが推奨とされています。

尚、AES以外にもDES/３DESやRC 4などの暗号化技術がありますが、AESが一番強固と言われています。

AESの鍵長

AESは鍵長によって安全性が異なっており、長さはbit数で表されます。

鍵長が長くなるほどセキュリティは高くなりますが、計算量が増えるのでシステムのパフォーマンスによって鍵長を決定する必要があります。

128bit (AES-128)
192bit (AES-192)
256bit (AES-256)

AES-256暗号を実装してみた

それでは実際にAES暗号するためのコードを書いてみます。今回は鍵長が長めのAES-256を実装しました。

セキュリティに絡むことなので難しそうですが、C#ではSystem.Security.Cryptography.RijndaelManagedクラスを使うことで簡単に実装することができます。

サンプルコード

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

namespace AesSample
{
    class Program
    {
        // 初期化ベクトル"<半角16文字（1byte=8bit, 8bit*16=128bit>"
        private const string AES_IV_256 = @"pf69DL6GrWFyZcMK";
        // 暗号化鍵<半角32文字（8bit*32文字=256bit）>
        private const string AES_Key_256 = @"5TGB&YHN7UJM(IK<5TGB&YHN7UJM(IK<";

        static void Main(string[] args)
        {
            // 平文の文字列
            string plainText = "Hello, World!";

            Console.WriteLine("PlainText : {0}\n", plainText);

            // 暗号化された文字列
            string cipher = Encrypt(plainText, AES_IV_256, AES_Key_256);
            Console.WriteLine("Cipher : {0}\n", cipher);

            Console.WriteLine("Decrypted : {0}\n", Decrypt(cipher, AES_IV_256, AES_Key_256));

            Console.ReadLine();
        }

        /// <summary>
        /// 対称鍵暗号を使って文字列を暗号化する
        /// </summary>
        /// <param name="text">暗号化する文字列</param>
        /// <param name="iv">対称アルゴリズムの初期ベクター</param>
        /// <param name="key">対称アルゴリズムの共有鍵</param>
        /// <returns>暗号化された文字列</returns>
        public static string Encrypt(string text, string iv, string key)
        {

            using (RijndaelManaged myRijndael = new RijndaelManaged())
            {
                // ブロックサイズ（何文字単位で処理するか）
                myRijndael.BlockSize = 128;
                // 暗号化方式はAES-256を採用
                myRijndael.KeySize = 256;
                // 暗号利用モード
                myRijndael.Mode = CipherMode.CBC;
                // パディング
                myRijndael.Padding = PaddingMode.PKCS7;

                myRijndael.IV = Encoding.UTF8.GetBytes(iv);
                myRijndael.Key = Encoding.UTF8.GetBytes(key);

                // 暗号化
                ICryptoTransform encryptor = myRijndael.CreateEncryptor(myRijndael.Key, myRijndael.IV);

                byte[] encrypted;
                using (MemoryStream mStream = new MemoryStream())
                {
                    using (CryptoStream ctStream = new CryptoStream(mStream, encryptor, CryptoStreamMode.Write))
                    {
                        using (StreamWriter sw = new StreamWriter(ctStream))
                        {
                            sw.Write(text);
                        }
                        encrypted = mStream.ToArray();
                    }
                }
                // Base64形式（64種類の英数字で表現）で返す
                return (System.Convert.ToBase64String(encrypted));
            }
        }

        /// <summary>
        /// 対称鍵暗号を使って暗号文を復号する
        /// </summary>
        /// <param name="cipher">暗号化された文字列</param>
        /// <param name="iv">対称アルゴリズムの初期ベクター</param>
        /// <param name="key">対称アルゴリズムの共有鍵</param>
        /// <returns>復号された文字列</returns>
        public static string Decrypt(string cipher, string iv, string key)
        {
            using (RijndaelManaged rijndael = new RijndaelManaged())
            {
                // ブロックサイズ（何文字単位で処理するか）
                rijndael.BlockSize = 128;
                // 暗号化方式はAES-256を採用
                rijndael.KeySize = 256;
                // 暗号利用モード
                rijndael.Mode = CipherMode.CBC;
                // パディング
                rijndael.Padding = PaddingMode.PKCS7;

                rijndael.IV = Encoding.UTF8.GetBytes(iv);
                rijndael.Key = Encoding.UTF8.GetBytes(key);

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

                string plain = string.Empty;
                using (MemoryStream mStream = new MemoryStream(System.Convert.FromBase64String(cipher)))
                {
                    using (CryptoStream ctStream = new CryptoStream(mStream, decryptor, CryptoStreamMode.Read))
                    {
                        using (StreamReader sr = new StreamReader(ctStream))
                        {
                            plain = sr.ReadLine();
                        }
                    }
                }
                return plain;
            }
        }
    }
}

実行結果

PlainText : Hello, World!

Cipher : /NYRDYOCN8ra6GiGEuzw/w==

Decrypted : Hello, World!

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