如何加速这个 C# Filestream 的加密方法

Question

我有一种加密方法，运行速度非常慢。加密几百MB的数据需要大约20分钟时间。我不确定我的方法是否正确。如果您能提供帮助、想法或建议，将不胜感激。

    private void AES_Encrypt(string inputFile, string outputFile, byte[] passwordBytes, byte[] saltBytes)
    { 
        FileStream fsCrypt = new FileStream(outputFile, FileMode.Create);

        RijndaelManaged AES = new RijndaelManaged();

        AES.KeySize = 256;
        AES.BlockSize = 128;


        var key = new Rfc2898DeriveBytes(passwordBytes, saltBytes, 1000);
        AES.Key = key.GetBytes(AES.KeySize / 8);
        AES.IV = key.GetBytes(AES.BlockSize / 8);
        AES.Padding = PaddingMode.Zeros;

        AES.Mode = CipherMode.CBC;

        CryptoStream cs = new CryptoStream(fsCrypt,
             AES.CreateEncryptor(),
            CryptoStreamMode.Write);

        FileStream fsIn = new FileStream(inputFile, FileMode.Open);

        int data;
        while ((data = fsIn.ReadByte()) != -1)
            cs.WriteByte((byte)data);

        fsCrypt.Flush();
        cs.Flush();
        fsIn.Flush();

        fsIn.Close();
        cs.Close();
        fsCrypt.Close();
}

感谢您提供的帮助！

- Missy

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如果我猜的没错的话，每次读写一个字节可能会拖慢你的速度。建议尝试从FileStream中使用ReadAllBytes方法读取所有字节，然后将结果缓冲区通过Write方法写入到CryptoStream中。 - Jonathon Chase

Answer 1

虽然加密可能会变慢，但我不认为这是问题所在。我怀疑是逐字节的IO导致了不必要的开销。最简单的解决方法是通过明智地调用Stream.CopyTo - 而且在此过程中，您应该使用using语句以适当地进行清理：

private void AesEncrypt(string inputFile, string outputFile, byte[] passwordBytes, byte[] saltBytes)
{ 
    var key = new Rfc2898DeriveBytes(passwordBytes, saltBytes, 1000);
    RijndaelManaged aes = new RijndaelManaged
    {
        KeySize = 256,
        BlockSize = 128,
        Key = key.GetBytes(AES.KeySize / 8),
        IV = key.GetBytes(AES.BlockSize / 8),
        Padding = PaddingMode.Zeros,
        Mode = CipherMode.CBC
    };

    using (var output = File.Create(outputFile))
    {
        using (var crypto = new CryptoStream(output, aes.CreateEncryptor(), CryptoStreamMode.Write))
        {
            using (var input = File.OpenRead(inputFile))
            {
                input.CopyTo(crypto);
            }
        }
    }
}

正如其他答案所指出的那样，这并不是一种好的生成IV的方式。通常情况下，我更喜欢使用Rijndael.Create()而不是指定RijndaelManaged - 并且您可能还想为此使用using语句。

- Jon Skeet

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谢谢！你太棒了！我会试一下的！ - Missy

太好了！节省了我20%的时间！非常感谢 :) - Missy

@Missy：说实话，这并没有让我期望的那样有所改善。你尝试过使用Rijndael.Create而不是一定使用RijndaelManaged吗？ - Jon Skeet

我不知道如何使用Rigindael创建，而且我还面临着紧迫的截止日期。如果您能提供一个示例，我将不胜感激，并一定会尝试使用它，但所有这些加密内容对我来说都有点可怕。就像IV注释一样-我肯定会担心自己无法解密它。如果您能以任何权威的方式解释一下，也许我就能弄清楚解密方面的问题 :) - Missy

@Missy: 这只是一个返回Rijndael引用的静态方法。直接使用它，而不是new RijndaelManaged。不过我不会开始回答这个问题的其他部分 - Stack Overflow旨在每个帖子上讨论单个问题。 - Jon Skeet

实际上，你应该使用 Aes.Create() 而不是 Rijndael.Create()（或者 new RijndaelManaged()）。在块大小为 128 时，它们是相同的算法，但是 Rijndael 允许许多平台不支持的选项。（而且 Aes.Create() 将使用新的处理器指令，在可能的情况下使 AES 更快） - bartonjs

Answer 2

你每次只读取一个字节，这会产生很多开销。

为了加快处理速度，可以一次读取更多的字节或者调用内部复制函数：

fsIn.CopyTo(cs);

MSDN

- rollstuhlfahrer

Answer 3

每次读取一个字节是一个糟糕的想法。使用内置的Stream.CopyTo方法：

fsIn.CopyTo(cs);

请注意，从与密钥相同的材料中推导出初始化向量是不好的做法，可能会导致安全漏洞。在某些情况下，这甚至可以允许攻击者访问明文。您应该为每个加密操作随机生成一个初始化向量。

- Luke Joshua Park