C# Language
Криптография (System.Security.Cryptography)
Поиск…
Современные примеры симметричного аутентифицированного шифрования строки
Криптография - это что-то очень трудное, и, потратив много времени на чтение разных примеров и выясняя, как легко ввести некоторую форму уязвимости, я нашел ответ, первоначально написанный @jbtule, который, я думаю, очень хорош. Наслаждайся чтением:
«Общей передовой практикой симметричного шифрования является использование аутентифицированного шифрования с ассоциированными данными (AEAD), однако это не является частью стандартных библиотек cnet .net. Таким образом, в первом примере используется AES256, а затем HMAC256 , двухэтапный шифрование, тогда MAC , для чего требуется больше накладных расходов и больше ключей.
Во втором примере используется более простая практика AES256- GCM с использованием Bugcy Castle с открытым исходным кодом (через nuget).
Оба примера имеют основную функцию, которая берет секретную строку сообщения, ключ (ы) и необязательную несекретную полезную нагрузку, а также возвращаемую и аутентифицированную зашифрованную строку, необязательно добавленную к несекретным данным. В идеале вы использовали бы их с 256-битным ключом (-ами), случайно сгенерированным в NewKey() .
Оба примера также имеют вспомогательные методы, которые используют строковый пароль для генерации ключей. Эти вспомогательные методы предоставляются в качестве удобства для сопоставления с другими примерами, однако они гораздо менее безопасны, поскольку сила пароля будет намного слабее, чем 256-битный ключ .
Обновление: добавлены byte[] перегрузки, и только Gist имеет полное форматирование с 4-мя отступом и api docs из-за ограничений ответа StackOverflow. "
.NET Встроенный шифрование (AES) -Тен-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);
}
}
}
Bouncy Castle AES-GCM [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.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);
}
}
}
Введение в симметричное и асимметричное шифрование
Вы можете улучшить безопасность для транзита или хранения данных, применяя методы шифрования. В основном существует два подхода при использовании System.Security.Cryptography : симметричный и асимметричный.
Симметричное шифрование
Этот метод использует закрытый ключ для выполнения преобразования данных.
Плюсы:
- Симметричные алгоритмы потребляют меньше ресурсов и быстрее асимметричных.
- Объем данных, которые вы можете зашифровать, неограничен.
Минусы:
- Шифрование и дешифрование используют один и тот же ключ. Кто-то сможет расшифровать ваши данные, если ключ скомпрометирован.
- У вас может получиться множество разных секретных ключей для управления, если вы решите использовать другой секретный ключ для разных данных.
В System.Security.Cryptography у вас есть разные классы, которые выполняют симметричное шифрование, они известны как блок-шифры :
- AesManaged (алгоритм AES ).
- AesCryptoServiceProvider (алгоритм AES FIPS 140-2 ).
- DESCryptoServiceProvider (алгоритм DES ).
- RC2CryptoServiceProvider (алгоритм Rivest Cipher 2 ).
- RijndaelManaged (алгоритм AES ). Примечание : RijndaelManaged не является жалобой FIPS-197 .
- TripleDES (алгоритм TripleDES ).
Асимметричное шифрование
Этот метод использует комбинацию открытых и закрытых ключей для выполнения преобразования данных.
Плюсы:
- Он использует большие ключи, чем симметричные алгоритмы, поэтому они менее подвержены взлому с помощью грубой силы.
- Легче гарантировать, кто способен шифровать и расшифровывать данные, поскольку он использует два ключа (общедоступные и частные).
Минусы:
- Существует ограничение на количество данных, которые вы можете зашифровать. Предел для каждого алгоритма различен и обычно пропорционален размеру ключа алгоритма. Например, объект RSACryptoServiceProvider с длиной ключа 1024 байта может шифровать только сообщение размером менее 128 байт.
- Асимметричные алгоритмы очень медленны по сравнению с симметричными алгоритмами.
В System.Security.Cryptography у вас есть доступ к различным классам, которые выполняют асимметричное шифрование:
- DSACryptoServiceProvider ( алгоритм алгоритма цифровой подписи )
- RSACryptoServiceProvider ( алгоритм алгоритма RSA )
Хеширование паролей
Пароли никогда не должны храниться как обычный текст! Они должны быть хэшированы со случайно генерируемой солью (для защиты от атак радужного стола) с использованием медленного алгоритма хэширования пароля. Большое количество итераций (> 10k) может быть использовано для замедления атаки грубой силы. Задержка ~ 100 мс приемлема для входа пользователя в систему, но затрудняет нарушение длинного пароля. При выборе количества итераций вы должны использовать максимально допустимое значение для своего приложения и увеличивать его по мере повышения производительности компьютера. Вам также необходимо будет рассмотреть возможность повторения повторяющихся запросов, которые могут быть использованы как DoS-атака.
При хэшировании в первый раз соль может быть сгенерирована для вас, полученный хеш и соль могут быть затем сохранены в файле.
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
}
Проверка существующего пароля пользователя, чтение хеша и соли из файла и сравнение с хешем введенного пароля
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;
}
Простое симметричное шифрование файлов
Следующий пример кода демонстрирует быстрое и простое средство шифрования и дешифрования файлов с использованием симметричного алгоритма AES.
Код случайным образом генерирует векторы соли и инициализации каждый раз, когда файл зашифрован, а это означает, что шифрование одного и того же файла с одним и тем же паролем всегда приведет к разному выходу. Соль и IV записываются в выходной файл, поэтому для его расшифровки требуется только пароль.
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);
}
}
}
Криптографически безопасные случайные данные
Бывают случаи, когда класс Random () Framework не может считаться случайным, учитывая, что он основан на генераторе псевдослучайных чисел. Однако классы Crypto структуры обеспечивают нечто более надежное в виде RNGCryptoServiceProvider.
В следующих примерах кода показано, как создавать криптографически безопасные байтовые массивы, строки и номера.
Случайный байт-массив
public static byte[] GenerateRandomData(int length)
{
var rnd = new byte[length];
using (var rng = new RNGCryptoServiceProvider())
rng.GetBytes(rnd);
return rnd;
}
Случайное целое число (с четным распределением)
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);
}
Случайная строка
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);
}
Быстрое асимметричное шифрование файлов
Асимметричное шифрование часто считается предпочтительным для симметричного шифрования для передачи сообщений другим сторонам. Это связано главным образом с тем, что оно отрицает многие риски, связанные с обменом общим ключом, и гарантирует, что, хотя любой, у кого есть открытый ключ, может зашифровать сообщение для предполагаемого получателя, только этот получатель может его расшифровать. К сожалению, основным алгоритмом асимметричного шифрования является то, что они значительно медленнее, чем их симметричные кузены. Таким образом, асимметричное шифрование файлов, особенно больших, часто может быть очень интенсивным с вычислительной точки зрения процессом.
Чтобы обеспечить как безопасность, так и производительность, можно использовать гибридный подход. Это влечет за собой криптографически случайное генерирование ключа и вектора инициализации для симметричного шифрования. Эти значения затем зашифровываются с использованием асимметричного алгоритма и записываются в выходной файл перед использованием для шифрования исходных данных симметрично и добавления его к выходу.
Этот подход обеспечивает высокую степень как производительности, так и безопасности, поскольку данные шифруются с использованием симметричного алгоритма (быстро), а ключ и iv, как произвольно сгенерированные (защищенные), зашифрованы асимметричным алгоритмом (безопасным). Это также имеет дополнительное преимущество в том, что одна и та же полезная нагрузка, зашифрованная в разное время, будет иметь очень различный cyphertext, поскольку симметричные ключи генерируются случайным образом каждый раз.
Следующий класс демонстрирует асимметричное шифрование строк и байтовых массивов, а также гибридное шифрование файлов.
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
}
Пример использования:
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");
}
Modified text is an extract of the original Stack Overflow Documentation
Лицензировано согласно CC BY-SA 3.0
Не связан с Stack Overflow