Практическое руководство. Использование защиты данных
Обновлен: Ноябрь 2007
Платформа .NET Framework предоставляет доступ к API защиты данных (DPAPI), позволяющего производить шифрование данных с помощью сведений, полученных от текущей учетной записи или компьютера, Использование DPAPI позволяет решить непростую проблему, связанную с созданием и хранением ключей шифрования в явном виде.
Класс ProtectedMemory используется для шифрования массива байтов в памяти. Данная возможность поддерживается в Microsoft Windows XP и более поздних операционных системах. Можно указать, что область памяти, шифрование которой производится текущим процессом, может расшифровываться только текущим процессом, любыми процессами или в рамках того же контекста пользователя. Подробное описание параметров ProtectedMemory см. в описании перечисления MemoryProtectionScope.
Класс ProtectedData используется для шифрования копии массива байтов. Данная возможность поддерживается в Microsoft Windows 2000 и более поздних операционных системах. Можно указать, что данные, шифрование которых производится под текущей учетной записью пользователю, могут расшифровываться только под той же учетной записью или под любой учетной записью на данном компьютере. Подробное описание параметров ProtectedData см. в описании перечисления DataProtectionScope.
Шифрование данных в памяти с помощью защиты данных
- Вызовите статический метод Protect, передав ему байтовый массив, подлежащий шифрованию, энтропию и область защиты памяти.
Расшифровывание данных в памяти с помощью защиты данных
- Вызовите статический метод Unprotect, передав ему байтовый массив, подлежащий расшифровке и область защиты памяти.
Шифрование данных в файле или потоке с помощью защиты данных
Создайте случайную энтропию.
Вызовите статический метод Protect, передав ему байтовый массив, подлежащий шифрованию, энтропию и область защиты данных.
Произведите запись зашифрованных данных в файл или поток.
Расшифровка данных из файла или потока с помощью защиты данных
Произведите чтение зашифрованных данных из файла или потока.
Вызовите статический метод Unprotect, передав ему байтовый массив, подлежащий расшифровке и область защиты данных.
Пример
В следующем примере кода демонстрируется использование двух способов шифрования и расшифровки. Сначала выполняется шифрование и расшифровка массива байтов в памяти. Затем производится шифрование копии байтового массива, сохранение ее в файл, загрузка этих же данных данных из файла и их расшифровка. В результате выполнения кода выводятся исходные данные, зашифрованные данные и расшифрованные данные.
Imports System
Imports System.IO
Imports System.Text
Imports System.Security.Cryptography
Public Module MemoryProtectionSample
Sub Main()
Run()
End Sub 'Main
Sub Run()
Try
''''''''''''''''''''''''''''''''''''
'
' Memory Encryption - ProtectedMemory
'
''''''''''''''''''''''''''''''''''''
' Create the original data to be encrypted (The data length should be a multiple of 16).
Dim toEncrypt As Byte() = UnicodeEncoding.ASCII.GetBytes("ThisIsSomeData16")
Console.WriteLine("Original data: " + UnicodeEncoding.ASCII.GetString(toEncrypt))
Console.WriteLine("Encrypting...")
' Encrypt the data in memory.
EncryptInMemoryData(toEncrypt, MemoryProtectionScope.SameLogon)
Console.WriteLine("Encrypted data: " + UnicodeEncoding.ASCII.GetString(toEncrypt))
Console.WriteLine("Decrypting...")
' Decrypt the data in memory.
DecryptInMemoryData(toEncrypt, MemoryProtectionScope.SameLogon)
Console.WriteLine("Decrypted data: " + UnicodeEncoding.ASCII.GetString(toEncrypt))
''''''''''''''''''''''''''''''''''''
'
' Data Encryption - ProtectedData
'
''''''''''''''''''''''''''''''''''''
' Create the original data to be encrypted
toEncrypt = UnicodeEncoding.ASCII.GetBytes("This is some data of any length.")
' Create a file.
Dim fStream As New FileStream("Data.dat", FileMode.OpenOrCreate)
' Create some random entropy.
Dim entropy As Byte() = CreateRandomEntropy()
Console.WriteLine()
Console.WriteLine("Original data: " + UnicodeEncoding.ASCII.GetString(toEncrypt))
Console.WriteLine("Encrypting and writing to disk...")
' Encrypt a copy of the data to the stream.
Dim bytesWritten As Integer = EncryptDataToStream(toEncrypt, entropy, DataProtectionScope.CurrentUser, fStream)
fStream.Close()
Console.WriteLine("Reading data from disk and decrypting...")
' Open the file.
fStream = New FileStream("Data.dat", FileMode.Open)
' Read from the stream and decrypt the data.
Dim decryptData As Byte() = DecryptDataFromStream(entropy, DataProtectionScope.CurrentUser, fStream, bytesWritten)
fStream.Close()
Console.WriteLine("Decrypted data: " + UnicodeEncoding.ASCII.GetString(decryptData))
Catch e As Exception
Console.WriteLine("ERROR: " + e.Message)
End Try
End Sub 'Run
Sub EncryptInMemoryData(ByVal Buffer() As Byte, ByVal Scope As MemoryProtectionScope)
If Buffer.Length <= 0 Then
Throw New ArgumentException("Buffer")
End If
If Buffer Is Nothing Then
Throw New ArgumentNullException("Buffer")
End If
' Encrypt the data in memory. The result is stored in the same same array as the original data.
ProtectedMemory.Protect(Buffer, Scope)
End Sub 'EncryptInMemoryData
Sub DecryptInMemoryData(ByVal Buffer() As Byte, ByVal Scope As MemoryProtectionScope)
If Buffer.Length <= 0 Then
Throw New ArgumentException("Buffer")
End If
If Buffer Is Nothing Then
Throw New ArgumentNullException("Buffer")
End If
' Decrypt the data in memory. The result is stored in the same same array as the original data.
ProtectedMemory.Unprotect(Buffer, Scope)
End Sub 'DecryptInMemoryData
Function CreateRandomEntropy() As Byte()
' Create a byte array to hold the random value.
Dim entropy(15) As Byte
' Create a new instance of the RNGCryptoServiceProvider.
' Fill the array with a random value.
Dim RNG As New RNGCryptoServiceProvider()
RNG.GetBytes(entropy)
' Return the array.
Return entropy
End Function 'CreateRandomEntropy
Function EncryptDataToStream(ByVal Buffer() As Byte, ByVal Entropy() As Byte, ByVal Scope As DataProtectionScope, ByVal S As Stream) As Integer
If Buffer.Length <= 0 Then
Throw New ArgumentException("Buffer")
End If
If Buffer Is Nothing Then
Throw New ArgumentNullException("Buffer")
End If
If Entropy.Length <= 0 Then
Throw New ArgumentException("Entropy")
End If
If Entropy Is Nothing Then
Throw New ArgumentNullException("Entropy")
End If
If S Is Nothing Then
Throw New ArgumentNullException("S")
End If
Dim length As Integer = 0
' Encrypt the data in memory. The result is stored in the same same array as the original data.
Dim encrptedData As Byte() = ProtectedData.Protect(Buffer, Entropy, Scope)
' Write the encrypted data to a stream.
If S.CanWrite AndAlso Not (encrptedData Is Nothing) Then
S.Write(encrptedData, 0, encrptedData.Length)
length = encrptedData.Length
End If
' Return the length that was written to the stream.
Return length
End Function 'EncryptDataToStream
Function DecryptDataFromStream(ByVal Entropy() As Byte, ByVal Scope As DataProtectionScope, ByVal S As Stream, ByVal Length As Integer) As Byte()
If S Is Nothing Then
Throw New ArgumentNullException("S")
End If
If Length <= 0 Then
Throw New ArgumentException("Length")
End If
If Entropy Is Nothing Then
Throw New ArgumentNullException("Entropy")
End If
If Entropy.Length <= 0 Then
Throw New ArgumentException("Entropy")
End If
Dim inBuffer(Length) As Byte
Dim outBuffer() As Byte
' Read the encrypted data from a stream.
If S.CanRead Then
S.Read(inBuffer, 0, Length)
outBuffer = ProtectedData.Unprotect(inBuffer, Entropy, Scope)
Else
Throw New IOException("Could not read the stream.")
End If
' Return the length that was written to the stream.
Return outBuffer
End Function 'DecryptDataFromStream
End Module 'MemoryProtectionSample
using System;
using System.IO;
using System.Text;
using System.Security.Cryptography;
public class MemoryProtectionSample
{
public static void Main()
{
Run();
}
public static void Run()
{
try
{
///////////////////////////////
//
// Memory Encryption - ProtectedMemory
//
///////////////////////////////
// Create the original data to be encrypted (The data length should be a multiple of 16).
byte[] toEncrypt = UnicodeEncoding.ASCII.GetBytes("ThisIsSomeData16");
Console.WriteLine("Original data: " + UnicodeEncoding.ASCII.GetString(toEncrypt));
Console.WriteLine("Encrypting...");
// Encrypt the data in memory.
EncryptInMemoryData(toEncrypt, MemoryProtectionScope.SameLogon);
Console.WriteLine("Encrypted data: " + UnicodeEncoding.ASCII.GetString(toEncrypt));
Console.WriteLine("Decrypting...");
// Decrypt the data in memory.
DecryptInMemoryData(toEncrypt, MemoryProtectionScope.SameLogon);
Console.WriteLine("Decrypted data: " + UnicodeEncoding.ASCII.GetString(toEncrypt));
///////////////////////////////
//
// Data Encryption - ProtectedData
//
///////////////////////////////
// Create the original data to be encrypted
toEncrypt = UnicodeEncoding.ASCII.GetBytes("This is some data of any length.");
// Create a file.
FileStream fStream = new FileStream("Data.dat", FileMode.OpenOrCreate);
// Create some random entropy.
byte[] entropy = CreateRandomEntropy();
Console.WriteLine();
Console.WriteLine("Original data: " + UnicodeEncoding.ASCII.GetString(toEncrypt));
Console.WriteLine("Encrypting and writing to disk...");
// Encrypt a copy of the data to the stream.
int bytesWritten = EncryptDataToStream(toEncrypt, entropy, DataProtectionScope.CurrentUser, fStream);
fStream.Close();
Console.WriteLine("Reading data from disk and decrypting...");
// Open the file.
fStream = new FileStream("Data.dat", FileMode.Open);
// Read from the stream and decrypt the data.
byte[] decryptData = DecryptDataFromStream(entropy, DataProtectionScope.CurrentUser, fStream, bytesWritten);
fStream.Close();
Console.WriteLine("Decrypted data: " + UnicodeEncoding.ASCII.GetString(decryptData));
}
catch (Exception e)
{
Console.WriteLine("ERROR: " + e.Message);
}
}
public static void EncryptInMemoryData(byte[] Buffer, MemoryProtectionScope Scope )
{
if (Buffer.Length <= 0)
throw new ArgumentException("Buffer");
if (Buffer == null)
throw new ArgumentNullException("Buffer");
// Encrypt the data in memory. The result is stored in the same same array as the original data.
ProtectedMemory.Protect(Buffer, Scope);
}
public static void DecryptInMemoryData(byte[] Buffer, MemoryProtectionScope Scope)
{
if (Buffer.Length <= 0)
throw new ArgumentException("Buffer");
if (Buffer == null)
throw new ArgumentNullException("Buffer");
// Decrypt the data in memory. The result is stored in the same same array as the original data.
ProtectedMemory.Unprotect(Buffer, Scope);
}
public static byte[] CreateRandomEntropy()
{
// Create a byte array to hold the random value.
byte[] entropy = new byte[16];
// Create a new instance of the RNGCryptoServiceProvider.
// Fill the array with a random value.
new RNGCryptoServiceProvider().GetBytes(entropy);
// Return the array.
return entropy;
}
public static int EncryptDataToStream(byte[] Buffer, byte[] Entropy, DataProtectionScope Scope, Stream S)
{
if (Buffer.Length <= 0)
throw new ArgumentException("Buffer");
if (Buffer == null)
throw new ArgumentNullException("Buffer");
if (Entropy.Length <= 0)
throw new ArgumentException("Entropy");
if (Entropy == null)
throw new ArgumentNullException("Entropy");
if (S == null)
throw new ArgumentNullException("S");
int length = 0;
// Encrypt the data in memory. The result is stored in the same same array as the original data.
byte[] encrptedData = ProtectedData.Protect(Buffer, Entropy, Scope);
// Write the encrypted data to a stream.
if (S.CanWrite && encrptedData != null)
{
S.Write(encrptedData, 0, encrptedData.Length);
length = encrptedData.Length;
}
// Return the length that was written to the stream.
return length;
}
public static byte[] DecryptDataFromStream(byte[] Entropy, DataProtectionScope Scope, Stream S, int Length)
{
if (S == null)
throw new ArgumentNullException("S");
if (Length <= 0 )
throw new ArgumentException("Length");
if (Entropy == null)
throw new ArgumentNullException("Entropy");
if (Entropy.Length <= 0)
throw new ArgumentException("Entropy");
byte[] inBuffer = new byte[Length];
byte[] outBuffer;
// Read the encrypted data from a stream.
if (S.CanRead)
{
S.Read(inBuffer, 0, Length);
outBuffer = ProtectedData.Unprotect(inBuffer, Entropy, Scope);
}
else
{
throw new IOException("Could not read the stream.");
}
// Return the length that was written to the stream.
return outBuffer;
}
}
Компиляция кода
Включите ссылку на System.Security.dll.
Включите пространства имен System, System.IO, System.Security.Cryptography и System.Text.