基于WCF的DES数据加密设计与实现

冯菁 李凌

摘要：WCF服务技术与DES算法相结合，通过对微软WCF服务技术分析及原理介绍，对WCF服务的设计、配置、使用DES类对WEB中数据实现加密与解密。.NET Framework封装了DES加密类，为数据加密提供方便，DES算法高效可行，再利用WCF面向服务编程技术优点，应用WCF框架提供高效实用的DES加密解密服务，达到Web中数据加密与解密目的。

关键词：.NET Framework;WCF技术;DES算法

中图分类号：TP311      文獻标识码：A

ASP.NET是首选Web应用程序开发技术之一，可开发的WEB动态网站应用程序，集中了页面、UI控件、代码模块和服务组成 [1]。很多企事业单位使用.NET开发建设本单位的门户网站。网络中数据安全一直是技术上关注的要点，互联网自由开放的环境给人们工作生活带来优势，若是网络中数据处理不好，会给社会、用户带来巨大的危害，造成不可挽回的损失。常用的网站数据安全问题有表单数据、数据库访问安全、传递的消息、身份认证等。为了解决上述问题可以对网络中使用的数据进行加密，防止窃取或篡改，来保障WEB信息安全。下面举例讨论应用WCF技术的面向服务架构，对数据加密来实现安全访问。

1 WCF与DES加密类介绍

1.1 WCF服务

WCF（Windows Communication Foundation）直译视窗沟通框架，是微软公司推出的支持数据通信，基于Windows平台开发的应用框架，它是连接多客户端与多应用服务器的中间通信技术，WCF不依赖某协议，支持多种通信协议，是真正的面向Web Service的通信接口。微软提议的“软件就是服务”的思想，换个说法，WCF是基于面向服务架构（SOA），建立相互可操作的平台，只需遵照统一的标准，只需关注模块自身的服务进行编程，并把提供的功能以接口的形式存在，在内通过描述语言定义功能，对外以接口的形式主动公开，各类应用程序可以发现服务并调用。WCF是微软分布式应用程序开发技术的集大成者，还自带了安全性模块、事务性的模块等，为构建安全高效的事务性服务提供了统一框架[2]，这种开发分布式应用框架，解决了包括安全、可信赖、互操作、跨平台通信等各种需求[3]。

从上面的介绍，设计WEB站点，它可以提供给其他站点服务或资源，对WEB中的数据进行加密与解密的操作，这就是WCF服务。应用程序能发现WCF服务、调用服务，完成数据加密工作。这些应用程序可以是Java、.NET 多种跨平台的，并且通过多种协议来访问 WCF，这个方法实用可行。

1.2 定义服务

WCF规定双方沟通的协议，描述了供客户端调用的服务规范，以接口的方式来体现，而这些接口的子类被具体实现，并提供相应的功能服务。

[ServiceContract]标记接口、类来定义服务，[OperationContract]标记定义服务提供的方法。 [ServiceContract]标记接口或类，该接口或类就会被客户其他应用程序端发现、被远程调用。仅使用[ServiceContract]还不够，还需要加上[OperationContract]标记，表明在此接口成员的方法，继承父接口的子类重写该成员方法后，被外界所发现并远程调用[4]。

1.3 .NET提供的加密技术

System.Web.Security与System.Security.Cryptography，ASP.NET的两个名字空间内有多个加密类、签名相关的类;提供多种加密算法，还有安全的数据编码、解码方法。.NET Framework 提供对应的常用加密算法的类为：DES：DESCryptoServiceProvider、RSA：RSACryptoServiceProvider、MD5：MD5CryptoServiceProvider等[5]。

DES（Data Encryption Standard）数据加密标准，使用者非常容易理解去运用，它以加密密钥为基础，实现起来经济有效，还能提供高质量的数据保护，其破解难度高，其花费高于所得利益，可适用于多种场合。ASP.NET提供的加密解密DES算法类DESCryptoServiceProvider，加密方法CreateEncryptor（），解密方法CreateDecryptor（）。根据提供的标准DES对称加密类与方法，避免去学习理解复杂的密码学原理，去设计实现一个WCF服务能够对数据进行加密解密。

1.4 ASP.NET页面安全应用

为了保证WEB页面数据的安全，需要对计算机网络上使用的数据进行加密。WEB开发应用中连接数据库字符串、客户端与WEB服务器交互的表单数据、验证合法用户等，这些都会存在信息安全问题。计算机网络中传输的关键信息，被破坏、窃取、篡改。为了保障这些WEB使用数据安全性，一些涉及隐私数据、用户登录中密码字符串等，需要加密处理，应用所定义的加密方法先对字符串进行加密处理，达到保密、保障数据完整性等目的;其后进行下一步操作，如上传服务器、页面之间传值、写入数据库等，使用时根据需要，运用解密方法还原数据，信息由密文变明文，起到对数据保护的作用。

2 比较ASP.NET中数据加密方法

随着互联网经济和Web 门户网站在各行各业的普及，快捷地创新开发部署运行WEB服务及应用程序平台，软件复用技术提到新的高度。.NET中已有的加密和解密类，让程序员的工作变得简单、高效。其他加密和解密算法的应用将越来越广泛，可以使用下面三种方式设计加密功能：直接编码;面向对象、组件;面向服务。

直接编码方式，如果应用数据加密的次数很少，仅在需要使用加密的地方，直接编码应用加密类及相应方法、属性，这种方式开发效率和调试的工作量不比其他方式少，维护起来麻烦;面向对象方式，在直接编码基础上，通过代码复用改进后，设计公共类，在类中定义加密功能方法，解密方法，通过多次调用这些方法实现数据加密;或是根据面向对象的特性，继承与多态，设计父类、接口，继承它们的派生类来实现加密解密工作;这两种虽能体现面向对象语言的优势、代码复用、对象及组件复用。但实现跨平台、跨语言的复用有难度，程序耦合度高，效率低;为解决上述问题可以提供一种服务接口，即WCF服务，提供给客户端加密解密服务。

WCF的优势不言而喻，创建WCF面向服务应用程序性能优、灵活方便，根据以上实现及分析，把常用功能设计WCF服务供调用，如实现数据加密与解密功能，保证页面数据安全，具有很实用的价值与意义。WCF可使用多种协议标准如HTTP、TCP等，可以跨平台及进程互操作;安全可信赖，高兼容性。发布后的WCF 服务，可跨操作系统，在跨语言的环境下均可被調用。 互联网上也有很多常用的Web服务站点，与人们生活息息相关，如天气预报、手机属性查询、查询时刻表等。

3 设计WCF服务

3.1 创建WCF服务

使用Visual Studio 2013开发工具，网站添加WCF服务，命名DESService，生成多个文件， IDESService.cs父接口、DESService.cs继承接口并实现父接口中的加密方法 、激活服务文件DESService.svc，网站配置文件 Web.Config里，自动生成相关WCF配置代码。如图1所示。

3.2 WCF服务中实现的数据加密方法

具体主要代码可参见WCF服务类DESService中的EncryptDesWCF（…）方法，实现对文本的加密。

3.3 在客户端调用WCF服务

发布网站或是发布WCF，*.svc文件设为起始页，VS环境下添加服务引用，在地址里填写IIS上的WCF服务的URL，供其他程序远程调用。图3所示发现服务，此处为本机：http：//127.0.0.1/fweb2016/DESService.svc，点击“转到”按钮，发现服务，在名称空间处填写DESServiceReference，空间中 DESServiceClient类并且实例化。

在网站下新建Web页面测试调用WCF服务，实现字符串加密，加密字符串与原文比照如图4所示：

通过对字符串进行加密，可应用于传输表单中保密数据、数据库中存储的隐私信息、密码字段等。开发相对应的解密服务进行解密，实现数据的安全使用。

4 结束语

ASP.NET建设动态WEB站点，结合WCF服务与DES加密算法的这种面向服务的系统构架应用，可共享分布式异构信息资源，在站点上提供服务，提高了使用页面数据加密解密的效率，用ASP.NET做动态网站技术，拥有大量的控件、类库，能简化开发步骤，代码数减少70%左右，是构建IT新系统的主要思路。WCF服务充分利用互联网资源，使用的代码复用率高，提升了程序开发效率，在当前的计算机网络应用开发中具有很大的优势。一般的企事业单位对外门户网站中页面安全级别较低，即可以使用WCF服务提供的数据加密解密功能。对于安全级别要求比较高的数据，还可以应用WCF服务提供的认证等多项服务。

参考文献：

[1] 刘友生.基于构件的ASP.NET（C#）网站开发教程[M].北京：化学工业出版社，2012.

[2] 韩旭，王海波，柳克俊.基于.NET Framework WCF的面向服务SOA中间件设计[J].小型微型计算机系统，2010（12）：2359-2363.

[3] 纪洲鹏，赵斐斐，耿强，等.基于WCF多层架构的M-Commerce系统设计与应用[J].兵器装备工程学报，2017，38（5）：87-93.

[4] 刘玮玮.WCF技术SOA架构在成绩管理系统中的应用[J].价值工程，2012，31（21）：205-206.

[5] 冯菁.ASP.NET中DES算法加密与解密的应用[J].陕西理工学院学报（自然科学版），2017，33（2）：64-68.

【通联编辑：谢媛媛】

收稿日期：2021-09-16

基金项目：高等学校省级质量工程项目省级示范课程ASP.NET开发技术（项目编号：2020SJJXSFK2179）;安徽省高等学校质量工程项目软件技术教学团队（项目编号：2018jxtd081）;省级项目：计算机应用技术专业群

作者简介：冯菁（1974—），上海人，副教授，系统分析师，硕士，研究方向为软件技术、Web应用;李凌（1971—），安徽萧县人，教授，硕士，研究方向为图像处理、信息处理。

3970500338204