前言

嗨，大家好！

上次我們一起探討了 MD5 加密（《MD5加密，C# 程序員的老朋友與新認知》），今天我們繼續來探討如何在 C# 中使用 SHA-256 進行加密！

事實上，SHA-256 并不能算是真正意義上的加密算法，它跟 MD5 一樣，也是一種哈希算法，但因為它能夠將任意長度的數據轉換成一個固定長度的256位散列值，所以，我們也經常用它來對密碼進行加密。

除了對密碼進行加密之外，SHA-256 也常常用于數字簽名、驗證文件完整性等場景，它跟 MD5 相比，有哪些區別？

今天我們一起來揭開 SHA-256 的神秘面紗！

SHA-256 是什么？

SHA-256，中文叫做安全哈希算法256位，是一種密碼學哈希函數，屬于 SHA-2 家族。

想象一下，假設你有一臺魔法榨汁機，

• 你扔進去一個蘋果（數據），它吐出一杯永遠256位的混合果汁（哈希值）
• 再扔同一個蘋果，果汁一模一樣
• 換個草莓（改數據），果汁完全不一樣
• 但別指望把果汁變回蘋果（這就是“單向”的意思）

這就是 SHA-256 的核心特點，看起來似乎跟 MD5 有些類似，但功能更加強大，應用更加廣泛！

在 C# 中如何使用它呢？下面先來看看一個例子。

一個例子

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

classProgram
{
    static void Main()
    {
        string originalData = "Hello, SHA-256!";
        
        // 計算 SHA-256 哈希
        string hashedData = ComputeSha256Hash(originalData);
        
        Console.WriteLine($"原始數據: {originalData}");
        Console.WriteLine($"SHA-256 哈希: {hashedData}");

        // 驗證哈希（假設我們之后重新計算對比）
        string newHash = ComputeSha256Hash(originalData);
        Console.WriteLine($"驗證哈希是否一致: {hashedData == newHash}");
    }

    static string ComputeSha256Hash(string rawData)
    {
        // 創建 SHA-256 實例
        using (SHA256 sha256 = SHA256.Create())
        {
            // 將字符串轉換為字節數組
            byte[] bytes = Encoding.UTF8.GetBytes(rawData);
            
            // 計算哈希值
            byte[] hashBytes = sha256.ComputeHash(bytes);
            
            // 將字節數組轉換為十六進制字符串
            StringBuilder builder = new StringBuilder();
            for (int i = 0; i < hashBytes.Length; i++)
            {
                builder.Append(hashBytes[i].ToString("x2")); // "x2" 表示兩位小寫十六進制
            }
            return builder.ToString();
        }
    }
}

按 Ctrl + F5 運行后，你將會看到如下輸出：

優勢

總的來說，SHA-256 擁有下面這 3 個優勢：

1. 跟 MD5 相比，SHA-256 安全性更高，目前尚未發現有效的攻擊方法，因為通過 SHA-256 算法，找到兩個不同輸入生成相同哈希值的概率極低

2. 兼容性強極強，各大主流編程語言和協議都原生支持它。

3. 作為 NIST 標準，被政府和企業廣泛采用（如國防通信、金融交易）

劣勢

1. 跟 MD5 相比，SHA-256 在計算大量數據時比較慢，因為它的64輪迭代算法相比復雜得太多

2. 跟 MD5 一樣，數據被 SHA-256 哈希后，是無法通過哈希值恢復原始數據的

使用場景

1. 密碼存儲

• 存儲用戶密碼的哈希值，而非明文，防止泄露后被逆向破解

2. 數字簽名與證書

• 在SSL/TLS中，用于驗證服務器證書的完整性和真實性

3. 文件完整性校驗

• 下載文件后計算其SHA-256哈希，與官方發布值比對，確保未被篡改。

總結

SHA-256是一種強大而可靠的哈希算法，廣泛應用于數據安全的各個領域。

盡管它存在一些性能上的缺點，但其安全性與一致性足以讓我們忽略這些小問題。

在 C# 中使用它非常簡單，System.Security.Cryptography 已經提供了完整的支持。

但注意它實際上并不是真正意義上的加密算法，因為它是不可逆的。

真正意義的加密（可逆操作），你可以使用 AES（對稱加密） 或 RSA（非對稱加密），以后我們會繼續介紹它們。

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