C# Language
暗号化（System.Security.Cryptography）
サーチ…
対称認証された文字列の最新の例
暗号は何か非常に難しく、さまざまな例を読んで、何らかの脆弱性を導入するのがどれほど簡単かを見て、多くの時間を費やした後、私は非常に良いと思う@jbtuleによって書かれた答えを見つけました。読書を楽しむ：
「対称暗号化のための一般的なベストプラクティスは、関連するデータ（AEAD）で認証暗号化を使用することですが、これは標準の.NET暗号ライブラリの一部ではありません。最初の例は、使用していますのでAES256 、その後HMAC256 、2つのステップの後、暗号化をMAC 、多くのオーバーヘッドとより多くの鍵が必要です。
2番目の例では、オープンソースのBouncy Castle（ナゲット経由）を使用したAES256- GCMのより簡単な方法を使用しています。
両方の例には、秘密のメッセージ文字列、キーおよびオプションの非秘密ペイロードと、非機密データがプリペンドされた返信と認証された暗号化文字列を受け取る主な機能があります。理想的には、これらをNewKey()のキーでランダムに生成し、 NewKey()参照してください。
両方の例には、キーを生成するために文字列パスワードを使用するヘルパーメソッドもあります。これらのヘルパーメソッドは、他の例とマッチするための便宜のために提供されていますが、パスワードの強度は256ビットのキーよりもはるかに弱いので、 安全性ははるかに低くなり ます 。
アップデート：追加されたbyte[]オーバーロード、そしてGistだけがStackOverflowの回答制限のために4スペースの字下げとapiドキュメントで完全な書式設定をしています。
.NETビルトイン暗号化（AES）-Then-MAC（HMAC） [Gist]
/*
* This work (Modern Encryption of a String C#, by James Tuley),
* identified by James Tuley, is free of known copyright restrictions.
* https://gist.github.com/4336842
* http://creativecommons.org/publicdomain/mark/1.0/
*/
using System;
using System.IO;
using System.Security.Cryptography;
using System.Text;
namespace Encryption
{
public static class AESThenHMAC
{
private static readonly RandomNumberGenerator Random = RandomNumberGenerator.Create();
//Preconfigured Encryption Parameters
public static readonly int BlockBitSize = 128;
public static readonly int KeyBitSize = 256;
//Preconfigured Password Key Derivation Parameters
public static readonly int SaltBitSize = 64;
public static readonly int Iterations = 10000;
public static readonly int MinPasswordLength = 12;
/// <summary>
/// Helper that generates a random key on each call.
/// </summary>
/// <returns></returns>
public static byte[] NewKey()
{
var key = new byte[KeyBitSize / 8];
Random.GetBytes(key);
return key;
}
/// <summary>
/// Simple Encryption (AES) then Authentication (HMAC) for a UTF8 Message.
/// </summary>
/// <param name="secretMessage">The secret message.</param>
/// <param name="cryptKey">The crypt key.</param>
/// <param name="authKey">The auth key.</param>
/// <param name="nonSecretPayload">(Optional) Non-Secret Payload.</param>
/// <returns>
/// Encrypted Message
/// </returns>
/// <exception cref="System.ArgumentException">Secret Message Required!;secretMessage</exception>
/// <remarks>
/// Adds overhead of (Optional-Payload + BlockSize(16) + Message-Padded-To-Blocksize + HMac-Tag(32)) * 1.33 Base64
/// </remarks>
public static string SimpleEncrypt(string secretMessage, byte[] cryptKey, byte[] authKey,
byte[] nonSecretPayload = null)
{
if (string.IsNullOrEmpty(secretMessage))
throw new ArgumentException("Secret Message Required!", "secretMessage");
var plainText = Encoding.UTF8.GetBytes(secretMessage);
var cipherText = SimpleEncrypt(plainText, cryptKey, authKey, nonSecretPayload);
return Convert.ToBase64String(cipherText);
}
/// <summary>
/// Simple Authentication (HMAC) then Decryption (AES) for a secrets UTF8 Message.
/// </summary>
/// <param name="encryptedMessage">The encrypted message.</param>
/// <param name="cryptKey">The crypt key.</param>
/// <param name="authKey">The auth key.</param>
/// <param name="nonSecretPayloadLength">Length of the non secret payload.</param>
/// <returns>
/// Decrypted Message
/// </returns>
/// <exception cref="System.ArgumentException">Encrypted Message Required!;encryptedMessage</exception>
public static string SimpleDecrypt(string encryptedMessage, byte[] cryptKey, byte[] authKey,
int nonSecretPayloadLength = 0)
{
if (string.IsNullOrWhiteSpace(encryptedMessage))
throw new ArgumentException("Encrypted Message Required!", "encryptedMessage");
var cipherText = Convert.FromBase64String(encryptedMessage);
var plainText = SimpleDecrypt(cipherText, cryptKey, authKey, nonSecretPayloadLength);
return plainText == null ? null : Encoding.UTF8.GetString(plainText);
}
/// <summary>
/// Simple Encryption (AES) then Authentication (HMAC) of a UTF8 message
/// using Keys derived from a Password (PBKDF2).
/// </summary>
/// <param name="secretMessage">The secret message.</param>
/// <param name="password">The password.</param>
/// <param name="nonSecretPayload">The non secret payload.</param>
/// <returns>
/// Encrypted Message
/// </returns>
/// <exception cref="System.ArgumentException">password</exception>
/// <remarks>
/// Significantly less secure than using random binary keys.
/// Adds additional non secret payload for key generation parameters.
/// </remarks>
public static string SimpleEncryptWithPassword(string secretMessage, string password,
byte[] nonSecretPayload = null)
{
if (string.IsNullOrEmpty(secretMessage))
throw new ArgumentException("Secret Message Required!", "secretMessage");
var plainText = Encoding.UTF8.GetBytes(secretMessage);
var cipherText = SimpleEncryptWithPassword(plainText, password, nonSecretPayload);
return Convert.ToBase64String(cipherText);
}
/// <summary>
/// Simple Authentication (HMAC) and then Descryption (AES) of a UTF8 Message
/// using keys derived from a password (PBKDF2).
/// </summary>
/// <param name="encryptedMessage">The encrypted message.</param>
/// <param name="password">The password.</param>
/// <param name="nonSecretPayloadLength">Length of the non secret payload.</param>
/// <returns>
/// Decrypted Message
/// </returns>
/// <exception cref="System.ArgumentException">Encrypted Message Required!;encryptedMessage</exception>
/// <remarks>
/// Significantly less secure than using random binary keys.
/// </remarks>
public static string SimpleDecryptWithPassword(string encryptedMessage, string password,
int nonSecretPayloadLength = 0)
{
if (string.IsNullOrWhiteSpace(encryptedMessage))
throw new ArgumentException("Encrypted Message Required!", "encryptedMessage");
var cipherText = Convert.FromBase64String(encryptedMessage);
var plainText = SimpleDecryptWithPassword(cipherText, password, nonSecretPayloadLength);
return plainText == null ? null : Encoding.UTF8.GetString(plainText);
}
public static byte[] SimpleEncrypt(byte[] secretMessage, byte[] cryptKey, byte[] authKey, byte[] nonSecretPayload = null)
{
//User Error Checks
if (cryptKey == null || cryptKey.Length != KeyBitSize / 8)
throw new ArgumentException(String.Format("Key needs to be {0} bit!", KeyBitSize), "cryptKey");
if (authKey == null || authKey.Length != KeyBitSize / 8)
throw new ArgumentException(String.Format("Key needs to be {0} bit!", KeyBitSize), "authKey");
if (secretMessage == null || secretMessage.Length < 1)
throw new ArgumentException("Secret Message Required!", "secretMessage");
//non-secret payload optional
nonSecretPayload = nonSecretPayload ?? new byte[] { };
byte[] cipherText;
byte[] iv;
using (var aes = new AesManaged
{
KeySize = KeyBitSize,
BlockSize = BlockBitSize,
Mode = CipherMode.CBC,
Padding = PaddingMode.PKCS7
})
{
//Use random IV
aes.GenerateIV();
iv = aes.IV;
using (var encrypter = aes.CreateEncryptor(cryptKey, iv))
using (var cipherStream = new MemoryStream())
{
using (var cryptoStream = new CryptoStream(cipherStream, encrypter, CryptoStreamMode.Write))
using (var binaryWriter = new BinaryWriter(cryptoStream))
{
//Encrypt Data
binaryWriter.Write(secretMessage);
}
cipherText = cipherStream.ToArray();
}
}
//Assemble encrypted message and add authentication
using (var hmac = new HMACSHA256(authKey))
using (var encryptedStream = new MemoryStream())
{
using (var binaryWriter = new BinaryWriter(encryptedStream))
{
//Prepend non-secret payload if any
binaryWriter.Write(nonSecretPayload);
//Prepend IV
binaryWriter.Write(iv);
//Write Ciphertext
binaryWriter.Write(cipherText);
binaryWriter.Flush();
//Authenticate all data
var tag = hmac.ComputeHash(encryptedStream.ToArray());
//Postpend tag
binaryWriter.Write(tag);
}
return encryptedStream.ToArray();
}
}
public static byte[] SimpleDecrypt(byte[] encryptedMessage, byte[] cryptKey, byte[] authKey, int nonSecretPayloadLength = 0)
{
//Basic Usage Error Checks
if (cryptKey == null || cryptKey.Length != KeyBitSize / 8)
throw new ArgumentException(String.Format("CryptKey needs to be {0} bit!", KeyBitSize), "cryptKey");
if (authKey == null || authKey.Length != KeyBitSize / 8)
throw new ArgumentException(String.Format("AuthKey needs to be {0} bit!", KeyBitSize), "authKey");
if (encryptedMessage == null || encryptedMessage.Length == 0)
throw new ArgumentException("Encrypted Message Required!", "encryptedMessage");
using (var hmac = new HMACSHA256(authKey))
{
var sentTag = new byte[hmac.HashSize / 8];
//Calculate Tag
var calcTag = hmac.ComputeHash(encryptedMessage, 0, encryptedMessage.Length - sentTag.Length);
var ivLength = (BlockBitSize / 8);
//if message length is to small just return null
if (encryptedMessage.Length < sentTag.Length + nonSecretPayloadLength + ivLength)
return null;
//Grab Sent Tag
Array.Copy(encryptedMessage, encryptedMessage.Length - sentTag.Length, sentTag, 0, sentTag.Length);
//Compare Tag with constant time comparison
var compare = 0;
for (var i = 0; i < sentTag.Length; i++)
compare |= sentTag[i] ^ calcTag[i];
//if message doesn't authenticate return null
if (compare != 0)
return null;
using (var aes = new AesManaged
{
KeySize = KeyBitSize,
BlockSize = BlockBitSize,
Mode = CipherMode.CBC,
Padding = PaddingMode.PKCS7
})
{
//Grab IV from message
var iv = new byte[ivLength];
Array.Copy(encryptedMessage, nonSecretPayloadLength, iv, 0, iv.Length);
using (var decrypter = aes.CreateDecryptor(cryptKey, iv))
using (var plainTextStream = new MemoryStream())
{
using (var decrypterStream = new CryptoStream(plainTextStream, decrypter, CryptoStreamMode.Write))
using (var binaryWriter = new BinaryWriter(decrypterStream))
{
//Decrypt Cipher Text from Message
binaryWriter.Write(
encryptedMessage,
nonSecretPayloadLength + iv.Length,
encryptedMessage.Length - nonSecretPayloadLength - iv.Length - sentTag.Length
);
}
//Return Plain Text
return plainTextStream.ToArray();
}
}
}
}
public static byte[] SimpleEncryptWithPassword(byte[] secretMessage, string password, byte[] nonSecretPayload = null)
{
nonSecretPayload = nonSecretPayload ?? new byte[] {};
//User Error Checks
if (string.IsNullOrWhiteSpace(password) || password.Length < MinPasswordLength)
throw new ArgumentException(String.Format("Must have a password of at least {0} characters!", MinPasswordLength), "password");
if (secretMessage == null || secretMessage.Length ==0)
throw new ArgumentException("Secret Message Required!", "secretMessage");
var payload = new byte[((SaltBitSize / 8) * 2) + nonSecretPayload.Length];
Array.Copy(nonSecretPayload, payload, nonSecretPayload.Length);
int payloadIndex = nonSecretPayload.Length;
byte[] cryptKey;
byte[] authKey;
//Use Random Salt to prevent pre-generated weak password attacks.
using (var generator = new Rfc2898DeriveBytes(password, SaltBitSize / 8, Iterations))
{
var salt = generator.Salt;
//Generate Keys
cryptKey = generator.GetBytes(KeyBitSize / 8);
//Create Non Secret Payload
Array.Copy(salt, 0, payload, payloadIndex, salt.Length);
payloadIndex += salt.Length;
}
//Deriving separate key, might be less efficient than using HKDF,
//but now compatible with RNEncryptor which had a very similar wireformat and requires less code than HKDF.
using (var generator = new Rfc2898DeriveBytes(password, SaltBitSize / 8, Iterations))
{
var salt = generator.Salt;
//Generate Keys
authKey = generator.GetBytes(KeyBitSize / 8);
//Create Rest of Non Secret Payload
Array.Copy(salt, 0, payload, payloadIndex, salt.Length);
}
return SimpleEncrypt(secretMessage, cryptKey, authKey, payload);
}
public static byte[] SimpleDecryptWithPassword(byte[] encryptedMessage, string password, int nonSecretPayloadLength = 0)
{
//User Error Checks
if (string.IsNullOrWhiteSpace(password) || password.Length < MinPasswordLength)
throw new ArgumentException(String.Format("Must have a password of at least {0} characters!", MinPasswordLength), "password");
if (encryptedMessage == null || encryptedMessage.Length == 0)
throw new ArgumentException("Encrypted Message Required!", "encryptedMessage");
var cryptSalt = new byte[SaltBitSize / 8];
var authSalt = new byte[SaltBitSize / 8];
//Grab Salt from Non-Secret Payload
Array.Copy(encryptedMessage, nonSecretPayloadLength, cryptSalt, 0, cryptSalt.Length);
Array.Copy(encryptedMessage, nonSecretPayloadLength + cryptSalt.Length, authSalt, 0, authSalt.Length);
byte[] cryptKey;
byte[] authKey;
//Generate crypt key
using (var generator = new Rfc2898DeriveBytes(password, cryptSalt, Iterations))
{
cryptKey = generator.GetBytes(KeyBitSize / 8);
}
//Generate auth key
using (var generator = new Rfc2898DeriveBytes(password, authSalt, Iterations))
{
authKey = generator.GetBytes(KeyBitSize / 8);
}
return SimpleDecrypt(encryptedMessage, cryptKey, authKey, cryptSalt.Length + authSalt.Length + nonSecretPayloadLength);
}
}
}
バウンシーキャッスルAES-GCM [要点]
/*
* This work (Modern Encryption of a String C#, by James Tuley),
* identified by James Tuley, is free of known copyright restrictions.
* https://gist.github.com/4336842
* http://creativecommons.org/publicdomain/mark/1.0/
*/
using System;
using System.IO;
using System.Text;
using Org.BouncyCastle.Crypto;
using Org.BouncyCastle.Crypto.Engines;
using Org.BouncyCastle.Crypto.Generators;
using Org.BouncyCastle.Crypto.Modes;
using Org.BouncyCastle.Crypto.Parameters;
using Org.BouncyCastle.Security;
namespace Encryption
{
public static class AESGCM
{
private static readonly SecureRandom Random = new SecureRandom();
//Preconfigured Encryption Parameters
public static readonly int NonceBitSize = 128;
public static readonly int MacBitSize = 128;
public static readonly int KeyBitSize = 256;
//Preconfigured Password Key Derivation Parameters
public static readonly int SaltBitSize = 128;
public static readonly int Iterations = 10000;
public static readonly int MinPasswordLength = 12;
/// <summary>
/// Helper that generates a random new key on each call.
/// </summary>
/// <returns></returns>
public static byte[] NewKey()
{
var key = new byte[KeyBitSize / 8];
Random.NextBytes(key);
return key;
}
/// <summary>
/// Simple Encryption And Authentication (AES-GCM) of a UTF8 string.
/// </summary>
/// <param name="secretMessage">The secret message.</param>
/// <param name="key">The key.</param>
/// <param name="nonSecretPayload">Optional non-secret payload.</param>
/// <returns>
/// Encrypted Message
/// </returns>
/// <exception cref="System.ArgumentException">Secret Message Required!;secretMessage</exception>
/// <remarks>
/// Adds overhead of (Optional-Payload + BlockSize(16) + Message + HMac-Tag(16)) * 1.33 Base64
/// </remarks>
public static string SimpleEncrypt(string secretMessage, byte[] key, byte[] nonSecretPayload = null)
{
if (string.IsNullOrEmpty(secretMessage))
throw new ArgumentException("Secret Message Required!", "secretMessage");
var plainText = Encoding.UTF8.GetBytes(secretMessage);
var cipherText = SimpleEncrypt(plainText, key, nonSecretPayload);
return Convert.ToBase64String(cipherText);
}
/// <summary>
/// Simple Decryption & Authentication (AES-GCM) of a UTF8 Message
/// </summary>
/// <param name="encryptedMessage">The encrypted message.</param>
/// <param name="key">The key.</param>
/// <param name="nonSecretPayloadLength">Length of the optional non-secret payload.</param>
/// <returns>Decrypted Message</returns>
public static string SimpleDecrypt(string encryptedMessage, byte[] key, int nonSecretPayloadLength = 0)
{
if (string.IsNullOrEmpty(encryptedMessage))
throw new ArgumentException("Encrypted Message Required!", "encryptedMessage");
var cipherText = Convert.FromBase64String(encryptedMessage);
var plainText = SimpleDecrypt(cipherText, key, nonSecretPayloadLength);
return plainText == null ? null : Encoding.UTF8.GetString(plainText);
}
/// <summary>
/// Simple Encryption And Authentication (AES-GCM) of a UTF8 String
/// using key derived from a password (PBKDF2).
/// </summary>
/// <param name="secretMessage">The secret message.</param>
/// <param name="password">The password.</param>
/// <param name="nonSecretPayload">The non secret payload.</param>
/// <returns>
/// Encrypted Message
/// </returns>
/// <remarks>
/// Significantly less secure than using random binary keys.
/// Adds additional non secret payload for key generation parameters.
/// </remarks>
public static string SimpleEncryptWithPassword(string secretMessage, string password,
byte[] nonSecretPayload = null)
{
if (string.IsNullOrEmpty(secretMessage))
throw new ArgumentException("Secret Message Required!", "secretMessage");
var plainText = Encoding.UTF8.GetBytes(secretMessage);
var cipherText = SimpleEncryptWithPassword(plainText, password, nonSecretPayload);
return Convert.ToBase64String(cipherText);
}
/// <summary>
/// Simple Decryption and Authentication (AES-GCM) of a UTF8 message
/// using a key derived from a password (PBKDF2)
/// </summary>
/// <param name="encryptedMessage">The encrypted message.</param>
/// <param name="password">The password.</param>
/// <param name="nonSecretPayloadLength">Length of the non secret payload.</param>
/// <returns>
/// Decrypted Message
/// </returns>
/// <exception cref="System.ArgumentException">Encrypted Message Required!;encryptedMessage</exception>
/// <remarks>
/// Significantly less secure than using random binary keys.
/// </remarks>
public static string SimpleDecryptWithPassword(string encryptedMessage, string password,
int nonSecretPayloadLength = 0)
{
if (string.IsNullOrWhiteSpace(encryptedMessage))
throw new ArgumentException("Encrypted Message Required!", "encryptedMessage");
var cipherText = Convert.FromBase64String(encryptedMessage);
var plainText = SimpleDecryptWithPassword(cipherText, password, nonSecretPayloadLength);
return plainText == null ? null : Encoding.UTF8.GetString(plainText);
}
public static byte[] SimpleEncrypt(byte[] secretMessage, byte[] key, byte[] nonSecretPayload = null)
{
//User Error Checks
if (key == null || key.Length != KeyBitSize / 8)
throw new ArgumentException(String.Format("Key needs to be {0} bit!", KeyBitSize), "key");
if (secretMessage == null || secretMessage.Length == 0)
throw new ArgumentException("Secret Message Required!", "secretMessage");
//Non-secret Payload Optional
nonSecretPayload = nonSecretPayload ?? new byte[] { };
//Using random nonce large enough not to repeat
var nonce = new byte[NonceBitSize / 8];
Random.NextBytes(nonce, 0, nonce.Length);
var cipher = new GcmBlockCipher(new AesFastEngine());
var parameters = new AeadParameters(new KeyParameter(key), MacBitSize, nonce, nonSecretPayload);
cipher.Init(true, parameters);
//Generate Cipher Text With Auth Tag
var cipherText = new byte[cipher.GetOutputSize(secretMessage.Length)];
var len = cipher.ProcessBytes(secretMessage, 0, secretMessage.Length, cipherText, 0);
cipher.DoFinal(cipherText, len);
//Assemble Message
using (var combinedStream = new MemoryStream())
{
using (var binaryWriter = new BinaryWriter(combinedStream))
{
//Prepend Authenticated Payload
binaryWriter.Write(nonSecretPayload);
//Prepend Nonce
binaryWriter.Write(nonce);
//Write Cipher Text
binaryWriter.Write(cipherText);
}
return combinedStream.ToArray();
}
}
public static byte[] SimpleDecrypt(byte[] encryptedMessage, byte[] key, int nonSecretPayloadLength = 0)
{
//User Error Checks
if (key == null || key.Length != KeyBitSize / 8)
throw new ArgumentException(String.Format("Key needs to be {0} bit!", KeyBitSize), "key");
if (encryptedMessage == null || encryptedMessage.Length == 0)
throw new ArgumentException("Encrypted Message Required!", "encryptedMessage");
using (var cipherStream = new MemoryStream(encryptedMessage))
using (var cipherReader = new BinaryReader(cipherStream))
{
//Grab Payload
var nonSecretPayload = cipherReader.ReadBytes(nonSecretPayloadLength);
//Grab Nonce
var nonce = cipherReader.ReadBytes(NonceBitSize / 8);
var cipher = new GcmBlockCipher(new AesFastEngine());
var parameters = new AeadParameters(new KeyParameter(key), MacBitSize, nonce, nonSecretPayload);
cipher.Init(false, parameters);
//Decrypt Cipher Text
var cipherText = cipherReader.ReadBytes(encryptedMessage.Length - nonSecretPayloadLength - nonce.Length);
var plainText = new byte[cipher.GetOutputSize(cipherText.Length)];
try
{
var len = cipher.ProcessBytes(cipherText, 0, cipherText.Length, plainText, 0);
cipher.DoFinal(plainText, len);
}
catch (InvalidCipherTextException)
{
//Return null if it doesn't authenticate
return null;
}
return plainText;
}
}
public static byte[] SimpleEncryptWithPassword(byte[] secretMessage, string password, byte[] nonSecretPayload = null)
{
nonSecretPayload = nonSecretPayload ?? new byte[] {};
//User Error Checks
if (string.IsNullOrWhiteSpace(password) || password.Length < MinPasswordLength)
throw new ArgumentException(String.Format("Must have a password of at least {0} characters!", MinPasswordLength), "password");
if (secretMessage == null || secretMessage.Length == 0)
throw new ArgumentException("Secret Message Required!", "secretMessage");
var generator = new Pkcs5S2ParametersGenerator();
//Use Random Salt to minimize pre-generated weak password attacks.
var salt = new byte[SaltBitSize / 8];
Random.NextBytes(salt);
generator.Init(
PbeParametersGenerator.Pkcs5PasswordToBytes(password.ToCharArray()),
salt,
Iterations);
//Generate Key
var key = (KeyParameter)generator.GenerateDerivedMacParameters(KeyBitSize);
//Create Full Non Secret Payload
var payload = new byte[salt.Length + nonSecretPayload.Length];
Array.Copy(nonSecretPayload, payload, nonSecretPayload.Length);
Array.Copy(salt,0, payload,nonSecretPayload.Length, salt.Length);
return SimpleEncrypt(secretMessage, key.GetKey(), payload);
}
public static byte[] SimpleDecryptWithPassword(byte[] encryptedMessage, string password, int nonSecretPayloadLength = 0)
{
//User Error Checks
if (string.IsNullOrWhiteSpace(password) || password.Length < MinPasswordLength)
throw new ArgumentException(String.Format("Must have a password of at least {0} characters!", MinPasswordLength), "password");
if (encryptedMessage == null || encryptedMessage.Length == 0)
throw new ArgumentException("Encrypted Message Required!", "encryptedMessage");
var generator = new Pkcs5S2ParametersGenerator();
//Grab Salt from Payload
var salt = new byte[SaltBitSize / 8];
Array.Copy(encryptedMessage, nonSecretPayloadLength, salt, 0, salt.Length);
generator.Init(
PbeParametersGenerator.Pkcs5PasswordToBytes(password.ToCharArray()),
salt,
Iterations);
//Generate Key
var key = (KeyParameter)generator.GenerateDerivedMacParameters(KeyBitSize);
return SimpleDecrypt(encryptedMessage, key.GetKey(), salt.Length + nonSecretPayloadLength);
}
}
}
対称暗号と非対称暗号の概要
暗号化技術を実装することで、データの転送や格納のセキュリティを向上させることができます。基本的に、 System.Security.Cryptographyを使用する場合、 対称と非対称の 2つのアプローチがあります 。
対称暗号化
このメソッドは、データ変換を実行するために秘密鍵を使用します。
長所：
- 対称アルゴリズムは、より少ないリソースを消費し、非対称アルゴリズムよりも高速です。
- 暗号化できるデータの量は無制限です。
短所：
- 暗号化と復号化は同じ鍵を使用します。キーが侵害された場合、誰かがあなたのデータを解読することができます。
- 異なるデータに異なる秘密鍵を使用することを選択した場合、多くの異なる秘密鍵で管理することができます。
System.Security.Cryptographyでは、対称暗号化を実行するさまざまなクラスがあり、 ブロック暗号と呼ばれます 。
- AesManaged （ AESアルゴリズム）。
- AesCryptoServiceProvider （ AESアルゴリズムFIPS 140-2クレーム ）。
- DESCryptoServiceProvider （ DESアルゴリズム）。
- RC2CryptoServiceProvider （ Rivest Cipher 2アルゴリズム）。
- RijndaelManaged （ AESアルゴリズム）。 注 ：RijndaelManagedはFIPS-197の苦情ではありません 。
- TripleDES （ TripleDESアルゴリズム）。
非対称暗号化
このメソッドは、データ変換を実行するために公開キーと秘密キーの組み合わせを使用します。
長所：
- それは対称アルゴリズムよりも大きなキーを使用するので、無差別な力を使ってひび割れを受けにくい。
- 2つの鍵（公開鍵と秘密鍵）に依存しているため、誰がデータを暗号化および復号化できるかを保証する方が簡単です。
短所：
- 暗号化できるデータ量には制限があります。この制限はアルゴリズムごとに異なり、通常はアルゴリズムのキーサイズに比例します。たとえば、キー長が1,024ビットのRSACryptoServiceProviderオブジェクトは、128バイトより小さいメッセージのみを暗号化できます。
- 非対称アルゴリズムは、対称アルゴリズムと比較して非常に遅い。
System.Security.Cryptographyでは、非対称暗号化を実行するさまざまなクラスにアクセスできます。
- DSACryptoServiceProvider （ デジタル署名アルゴリズム）
- RSACryptoServiceProvider （ RSAアルゴリズムアルゴリズム）
パスワードのハッシュ
パスワードを決してプレーンテキストとして保存しないでください！彼らは、パスワードのハッシュアルゴリズムが遅いことを利用して、無作為に生成された塩（虹の表攻撃に対して防御するため）でハッシュする必要があります。ブルートフォース攻撃を減速させるためには、高い反復回数（> 10k）を使用できます。ログインしたユーザーは〜100msの遅延が許容されますが、長いパスワードを破ることは困難です。多くの反復を選択する場合は、アプリケーションの最大許容値を使用し、コンピュータのパフォーマンスが向上するにつれてその値を増やす必要があります。また、DoS攻撃として使用される可能性のある繰り返し要求を停止することも検討する必要があります。
最初にハッシュを作成すると、生成されたハッシュとソルトをファイルに保存することができます。
private void firstHash(string userName, string userPassword, int numberOfItterations)
{
Rfc2898DeriveBytes PBKDF2 = new Rfc2898DeriveBytes(userPassword, 8, numberOfItterations); //Hash the password with a 8 byte salt
byte[] hashedPassword = PBKDF2.GetBytes(20); //Returns a 20 byte hash
byte[] salt = PBKDF2.Salt;
writeHashToFile(userName, hashedPassword, salt, numberOfItterations); //Store the hashed password with the salt and number of itterations to check against future password entries
}
既存のユーザーのパスワードを確認し、ファイルからハッシュと塩を読み取り、入力されたパスワードのハッシュと比較します
private bool checkPassword(string userName, string userPassword, int numberOfItterations)
{
byte[] usersHash = getUserHashFromFile(userName);
byte[] userSalt = getUserSaltFromFile(userName);
Rfc2898DeriveBytes PBKDF2 = new Rfc2898DeriveBytes(userPassword, userSalt, numberOfItterations); //Hash the password with the users salt
byte[] hashedPassword = PBKDF2.GetBytes(20); //Returns a 20 byte hash
bool passwordsMach = comparePasswords(usersHash, hashedPassword); //Compares byte arrays
return passwordsMach;
}
シンプルな対称ファイル暗号化
次のコードサンプルは、AES対称暗号化アルゴリズムを使用してファイルを暗号化および復号化する簡単で簡単な手段を示しています。
このコードは、ファイルが暗号化されるたびにランダムに初期化ベクタを生成します。つまり、同じパスワードで同じファイルを暗号化すると常に異なる出力につながります。 saltとIVは出力ファイルに書き込まれ、解読するためにパスワードだけが必要となります。
public static void ProcessFile(string inputPath, string password, bool encryptMode, string outputPath)
{
using (var cypher = new AesManaged())
using (var fsIn = new FileStream(inputPath, FileMode.Open))
using (var fsOut = new FileStream(outputPath, FileMode.Create))
{
const int saltLength = 256;
var salt = new byte[saltLength];
var iv = new byte[cypher.BlockSize / 8];
if (encryptMode)
{
// Generate random salt and IV, then write them to file
using (var rng = new RNGCryptoServiceProvider())
{
rng.GetBytes(salt);
rng.GetBytes(iv);
}
fsOut.Write(salt, 0, salt.Length);
fsOut.Write(iv, 0, iv.Length);
}
else
{
// Read the salt and IV from the file
fsIn.Read(salt, 0, saltLength);
fsIn.Read(iv, 0, iv.Length);
}
// Generate a secure password, based on the password and salt provided
var pdb = new Rfc2898DeriveBytes(password, salt);
var key = pdb.GetBytes(cypher.KeySize / 8);
// Encrypt or decrypt the file
using (var cryptoTransform = encryptMode
? cypher.CreateEncryptor(key, iv)
: cypher.CreateDecryptor(key, iv))
using (var cs = new CryptoStream(fsOut, cryptoTransform, CryptoStreamMode.Write))
{
fsIn.CopyTo(cs);
}
}
}
暗号で安全なランダムデータ
擬似乱数ジェネレータに基づいているため、フレームワークのRandom（）クラスは十分にランダムではない場合があります。ただし、フレームワークのCryptoクラスは、RNGCryptoServiceProviderの形式でより堅牢なものを提供します。
次のコードサンプルは、Cryptographically Secureバイト配列、文字列および数値を生成する方法を示しています。
ランダムバイト配列
public static byte[] GenerateRandomData(int length)
{
var rnd = new byte[length];
using (var rng = new RNGCryptoServiceProvider())
rng.GetBytes(rnd);
return rnd;
}
ランダム整数 （均等分布）
public static int GenerateRandomInt(int minVal=0, int maxVal=100)
{
var rnd = new byte[4];
using (var rng = new RNGCryptoServiceProvider())
rng.GetBytes(rnd);
var i = Math.Abs(BitConverter.ToInt32(rnd, 0));
return Convert.ToInt32(i % (maxVal - minVal + 1) + minVal);
}
ランダムな文字列
public static string GenerateRandomString(int length, string allowableChars=null)
{
if (string.IsNullOrEmpty(allowableChars))
allowableChars = @"ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";
// Generate random data
var rnd = new byte[length];
using (var rng = new RNGCryptoServiceProvider())
rng.GetBytes(rnd);
// Generate the output string
var allowable = allowableChars.ToCharArray();
var l = allowable.Length;
var chars = new char[length];
for (var i = 0; i < length; i++)
chars[i] = allowable[rnd[i] % l];
return new string(chars);
}
高速の非対称ファイル暗号化
非対称暗号化は、メッセージを他者に転送するために、対称暗号よりもしばしば好ましいと見なされます。これは主に、共有鍵の交換に関連する多くのリスクを無効にし、公開鍵を持つ誰もが意図した受信者のメッセージを暗号化できる間にその受信者だけが復号化できることを保証するためです。残念ながら、非対称暗号化アルゴリズムの主な欠点は、それらが対称的ないとこよりもかなり遅いことです。このように、ファイルの非対称暗号化、特に大規模な暗号化は、非常に計算集約的なプロセスになる場合があります。
セキュリティとパフォーマンスの両方を提供するために、ハイブリッドアプローチをとることができます。これは、 対称暗号化のためのキーと初期化ベクトルの暗号的なランダム生成を必要とする。これらの値は、 Asymmetricアルゴリズムを使用して暗号化され、ソースファイルを対称的に暗号化して出力に追加する前に出力ファイルに書き込まれます。
このアプローチは、データが対称アルゴリズム（高速）を使用して暗号化され、キーとivの両方がランダムに生成され（安全）、非対称アルゴリズム（安全）で暗号化されるという点で、また、別の機会に暗号化された同じペイロードには、対称鍵が毎回ランダムに生成されるため、非常に異なる暗号文が存在するという追加の利点があります。
次のクラスは、ハイブリッドファイル暗号化と同様に、文字列とバイト配列の非対称暗号化を示します。
public static class AsymmetricProvider
{
#region Key Generation
public class KeyPair
{
public string PublicKey { get; set; }
public string PrivateKey { get; set; }
}
public static KeyPair GenerateNewKeyPair(int keySize = 4096)
{
// KeySize is measured in bits. 1024 is the default, 2048 is better, 4096 is more robust but takes a fair bit longer to generate.
using (var rsa = new RSACryptoServiceProvider(keySize))
{
return new KeyPair {PublicKey = rsa.ToXmlString(false), PrivateKey = rsa.ToXmlString(true)};
}
}
#endregion
#region Asymmetric Data Encryption and Decryption
public static byte[] EncryptData(byte[] data, string publicKey)
{
using (var asymmetricProvider = new RSACryptoServiceProvider())
{
asymmetricProvider.FromXmlString(publicKey);
return asymmetricProvider.Encrypt(data, true);
}
}
public static byte[] DecryptData(byte[] data, string publicKey)
{
using (var asymmetricProvider = new RSACryptoServiceProvider())
{
asymmetricProvider.FromXmlString(publicKey);
if (asymmetricProvider.PublicOnly)
throw new Exception("The key provided is a public key and does not contain the private key elements required for decryption");
return asymmetricProvider.Decrypt(data, true);
}
}
public static string EncryptString(string value, string publicKey)
{
return Convert.ToBase64String(EncryptData(Encoding.UTF8.GetBytes(value), publicKey));
}
public static string DecryptString(string value, string privateKey)
{
return Encoding.UTF8.GetString(EncryptData(Convert.FromBase64String(value), privateKey));
}
#endregion
#region Hybrid File Encryption and Decription
public static void EncryptFile(string inputFilePath, string outputFilePath, string publicKey)
{
using (var symmetricCypher = new AesManaged())
{
// Generate random key and IV for symmetric encryption
var key = new byte[symmetricCypher.KeySize / 8];
var iv = new byte[symmetricCypher.BlockSize / 8];
using (var rng = new RNGCryptoServiceProvider())
{
rng.GetBytes(key);
rng.GetBytes(iv);
}
// Encrypt the symmetric key and IV
var buf = new byte[key.Length + iv.Length];
Array.Copy(key, buf, key.Length);
Array.Copy(iv, 0, buf, key.Length, iv.Length);
buf = EncryptData(buf, publicKey);
var bufLen = BitConverter.GetBytes(buf.Length);
// Symmetrically encrypt the data and write it to the file, along with the encrypted key and iv
using (var cypherKey = symmetricCypher.CreateEncryptor(key, iv))
using (var fsIn = new FileStream(inputFilePath, FileMode.Open))
using (var fsOut = new FileStream(outputFilePath, FileMode.Create))
using (var cs = new CryptoStream(fsOut, cypherKey, CryptoStreamMode.Write))
{
fsOut.Write(bufLen,0, bufLen.Length);
fsOut.Write(buf, 0, buf.Length);
fsIn.CopyTo(cs);
}
}
}
public static void DecryptFile(string inputFilePath, string outputFilePath, string privateKey)
{
using (var symmetricCypher = new AesManaged())
using (var fsIn = new FileStream(inputFilePath, FileMode.Open))
{
// Determine the length of the encrypted key and IV
var buf = new byte[sizeof(int)];
fsIn.Read(buf, 0, buf.Length);
var bufLen = BitConverter.ToInt32(buf, 0);
// Read the encrypted key and IV data from the file and decrypt using the asymmetric algorithm
buf = new byte[bufLen];
fsIn.Read(buf, 0, buf.Length);
buf = DecryptData(buf, privateKey);
var key = new byte[symmetricCypher.KeySize / 8];
var iv = new byte[symmetricCypher.BlockSize / 8];
Array.Copy(buf, key, key.Length);
Array.Copy(buf, key.Length, iv, 0, iv.Length);
// Decript the file data using the symmetric algorithm
using (var cypherKey = symmetricCypher.CreateDecryptor(key, iv))
using (var fsOut = new FileStream(outputFilePath, FileMode.Create))
using (var cs = new CryptoStream(fsOut, cypherKey, CryptoStreamMode.Write))
{
fsIn.CopyTo(cs);
}
}
}
#endregion
#region Key Storage
public static void WritePublicKey(string publicKeyFilePath, string publicKey)
{
File.WriteAllText(publicKeyFilePath, publicKey);
}
public static string ReadPublicKey(string publicKeyFilePath)
{
return File.ReadAllText(publicKeyFilePath);
}
private const string SymmetricSalt = "Stack_Overflow!"; // Change me!
public static string ReadPrivateKey(string privateKeyFilePath, string password)
{
var salt = Encoding.UTF8.GetBytes(SymmetricSalt);
var cypherText = File.ReadAllBytes(privateKeyFilePath);
using (var cypher = new AesManaged())
{
var pdb = new Rfc2898DeriveBytes(password, salt);
var key = pdb.GetBytes(cypher.KeySize / 8);
var iv = pdb.GetBytes(cypher.BlockSize / 8);
using (var decryptor = cypher.CreateDecryptor(key, iv))
using (var msDecrypt = new MemoryStream(cypherText))
using (var csDecrypt = new CryptoStream(msDecrypt, decryptor, CryptoStreamMode.Read))
using (var srDecrypt = new StreamReader(csDecrypt))
{
return srDecrypt.ReadToEnd();
}
}
}
public static void WritePrivateKey(string privateKeyFilePath, string privateKey, string password)
{
var salt = Encoding.UTF8.GetBytes(SymmetricSalt);
using (var cypher = new AesManaged())
{
var pdb = new Rfc2898DeriveBytes(password, salt);
var key = pdb.GetBytes(cypher.KeySize / 8);
var iv = pdb.GetBytes(cypher.BlockSize / 8);
using (var encryptor = cypher.CreateEncryptor(key, iv))
using (var fsEncrypt = new FileStream(privateKeyFilePath, FileMode.Create))
using (var csEncrypt = new CryptoStream(fsEncrypt, encryptor, CryptoStreamMode.Write))
using (var swEncrypt = new StreamWriter(csEncrypt))
{
swEncrypt.Write(privateKey);
}
}
}
#endregion
}
使用例：
private static void HybridCryptoTest(string privateKeyPath, string privateKeyPassword, string inputPath)
{
// Setup the test
var publicKeyPath = Path.ChangeExtension(privateKeyPath, ".public");
var outputPath = Path.Combine(Path.ChangeExtension(inputPath, ".enc"));
var testPath = Path.Combine(Path.ChangeExtension(inputPath, ".test"));
if (!File.Exists(privateKeyPath))
{
var keys = AsymmetricProvider.GenerateNewKeyPair(2048);
AsymmetricProvider.WritePublicKey(publicKeyPath, keys.PublicKey);
AsymmetricProvider.WritePrivateKey(privateKeyPath, keys.PrivateKey, privateKeyPassword);
}
// Encrypt the file
var publicKey = AsymmetricProvider.ReadPublicKey(publicKeyPath);
AsymmetricProvider.EncryptFile(inputPath, outputPath, publicKey);
// Decrypt it again to compare against the source file
var privateKey = AsymmetricProvider.ReadPrivateKey(privateKeyPath, privateKeyPassword);
AsymmetricProvider.DecryptFile(outputPath, testPath, privateKey);
// Check that the two files match
var source = File.ReadAllBytes(inputPath);
var dest = File.ReadAllBytes(testPath);
if (source.Length != dest.Length)
throw new Exception("Length does not match");
if (source.Where((t, i) => t != dest[i]).Any())
throw new Exception("Data mismatch");
}
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