.NET şifreleme modeli

  • Makale

.NET, birçok standart şifreleme algoritmasının uygulamalarını sağlar.

Nesne devralma

.NET şifreleme sistemi türetilmiş sınıf devralma genişletilebilir bir desen uygular. Hiyerarşi aşağıdaki gibidir:

Türetilmiş sınıfların bu deseni, yeni bir algoritma veya var olan bir algoritmanın yeni bir uygulamasını eklemenize olanak tanır. Örneğin, yeni bir ortak anahtar algoritması oluşturmak için sınıfından AsymmetricAlgorithm devralırsınız. Belirli bir algoritmanın yeni bir uygulamasını oluşturmak için bu algoritmanın soyut olmayan türetilmiş bir sınıfını oluşturursunuz.

Bundan sonra, bu devralma modeli veya Shake128gibi AesGcm yeni temel öğe türleri için kullanılmaz. Bu algoritmalar şeklindedir sealed. Bu türler üzerinde genişletilebilirlik deseni veya soyutlama gerekiyorsa, soyutlamanın uygulanması geliştiricinin sorumluluğundadır.

Tek seferlik API'ler

.NET 5'den başlayarak karma oluşturma ve HMAC için daha basit API'ler kullanıma sunulmuştur. Biraz daha az esnek olsa da, bu tek seferlik API'ler:

  • Kullanımı daha kolay (ve kötüye kullanıma daha az eğilimli)
  • Ayırmaları azaltma veya ayırma gerektirmemesi
  • İş parçacığı güvenli mi?
  • Platform için kullanılabilir en iyi uygulamayı kullanma

Karma oluşturma ve HMAC temel bilgileri, türündeki statik HashData bir yöntem aracılığıyla tek seferlik bir API'yi kullanıma sunar, örneğin SHA256.HashData. Statik API'ler yerleşik genişletilebilirlik mekanizması sunmaz. Kendi algoritmalarınızı uyguluyorsanız, algoritmanın benzer statik API'lerini de sunmanız önerilir.

sınıfı RandomNumberGenerator , şifreleme rastgele verileriyle arabellek oluşturmak veya doldurmak için statik yöntemler de sunar. Bu yöntemler her zaman sistemin kriptografik olarak güvenli pseudorandom sayı oluşturucusunu (CSPRNG) kullanır.

Algoritmalar .NET'te nasıl uygulanır?

Bir algoritma için kullanılabilen farklı uygulamalara örnek olarak simetrik algoritmaları göz önünde bulundurun. Tüm simetrik algoritmaların SymmetricAlgorithmtemeli , ve artık önerilmemiş diğerleri tarafından AesTripleDESdevralınandır.

Aes, AesCngve AesManagedtarafından AesCryptoServiceProviderdevralınır.

Windows üzerinde .NET Framework'te:

  • *CryptoServiceProvider gibi AesCryptoServiceProvideralgoritma sınıfları, bir algoritmanın Windows Şifreleme API'sinin (CAPI) uygulamasının etrafındaki sarmalayıcılardır.
  • *Cng gibi ECDiffieHellmanCngalgoritma sınıfları, Windows Cryptography Next Generation (CNG) uygulamasının etrafındaki sarmalayıcılardır.
  • *Managed gibi AesManagedsınıflar tamamen yönetilen kodda yazılır. *Manageduygulamaları Federal Bilgi İşleme Standartları (FIPS) tarafından onaylanmamıştır ve ve *Cng sarmalayıcı sınıflarından daha *CryptoServiceProvider yavaş olabilir.

.NET Core ve .NET 5 ve sonraki sürümlerinde, tüm uygulama sınıfları (*CryptoServiceProvider, *Managedve *Cng) işletim sistemi (OS) algoritmaları için sarmalayıcılardır. İşletim sistemi algoritmaları FIPS sertifikalıysa, .NET FIPS sertifikalı algoritmalar kullanır. Daha fazla bilgi için bkz . Platformlar Arası Şifreleme.

Çoğu durumda, gibi AesCryptoServiceProviderbir algoritma uygulama sınıfına doğrudan başvurmanız gerekmez. Normalde ihtiyacınız olan yöntemler ve özellikler gibi Aestemel algoritma sınıfındadır. Temel algoritma sınıfında bir fabrika yöntemi kullanarak varsayılan uygulama sınıfının bir örneğini oluşturun ve temel algoritma sınıfına başvurun. Örneğin, aşağıdaki örnekte vurgulanan kod satırına bakın:

using System.Security.Cryptography;

try
{
    using (FileStream fileStream = new("TestData.txt", FileMode.OpenOrCreate))
    {
        using (Aes aes = Aes.Create())
        {
            byte[] key =
            {
                0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05, 0x06, 0x07, 0x08,
                0x09, 0x10, 0x11, 0x12, 0x13, 0x14, 0x15, 0x16
            };
            aes.Key = key;

            byte[] iv = aes.IV;
            fileStream.Write(iv, 0, iv.Length);

            using (CryptoStream cryptoStream = new(
                fileStream,
                aes.CreateEncryptor(),
                CryptoStreamMode.Write))
            {
                // By default, the StreamWriter uses UTF-8 encoding.
                // To change the text encoding, pass the desired encoding as the second parameter.
                // For example, new StreamWriter(cryptoStream, Encoding.Unicode).
                using (StreamWriter encryptWriter = new(cryptoStream))
                {
                    encryptWriter.WriteLine("Hello World!");
                }
            }
        }
    }

    Console.WriteLine("The file was encrypted.");
}
catch (Exception ex)
{
    Console.WriteLine($"The encryption failed. {ex}");
}

Imports System
Imports System.IO
Imports System.Security.Cryptography

Module Module1
    Sub Main()
        Try
            ' Create a file stream
            Using fileStream As New FileStream("TestData.txt", FileMode.OpenOrCreate)

                ' Create a new instance of the default Aes implementation class  
                ' and configure encryption key.
                Using aes As Aes = Aes.Create()
                    'Encryption key used to encrypt the stream.
                    'The same value must be used to encrypt and decrypt the stream.
                    Dim key As Byte() = {
                        &H1, &H2, &H3, &H4, &H5, &H6, &H7, &H8,
                        &H9, &H10, &H11, &H12, &H13, &H14, &H15, &H16
                    }

                    aes.Key = key

                    ' Stores IV at the beginning of the file.
                    ' This information will be used for decryption.
                    Dim iv As Byte() = aes.IV
                    fileStream.Write(iv, 0, iv.Length)

                    ' Create a CryptoStream, pass it the FileStream, and encrypt
                    ' it with the Aes class.
                    Using cryptoStream As New CryptoStream(fileStream, aes.CreateEncryptor(), CryptoStreamMode.Write)

                        ' By default, the StreamWriter uses UTF-8 encoding.
                        ' To change the text encoding, pass the desired encoding as the second parameter.
                        ' For example, New StreamWriter(cryptoStream, Encoding.Unicode).
                        Using sWriter As New StreamWriter(cryptoStream)

                            'Write to the stream.
                            sWriter.WriteLine("Hello World!")
                        End Using
                    End Using
                End Using
            End Using

            'Inform the user that the message was written  
            'to the stream.  
            Console.WriteLine("The text was encrypted.")
        Catch
            'Inform the user that an exception was raised.  
            Console.WriteLine("The encryption failed.")
            Throw
        End Try
    End Sub
End Module

Algoritma seçme

Algoritmayı farklı nedenlerle seçebilirsiniz: örneğin, veri bütünlüğü, veri gizliliği veya bir anahtar oluşturmak için. Simetrik ve karma algoritmalar, bütünlük nedenleriyle (değişiklikten koruma) veya gizlilik nedenleriyle (görüntülemeye karşı koruma) verileri korumaya yöneliktir. Karma algoritmalar öncelikle veri bütünlüğü için kullanılır.

Uygulamaya göre önerilen algoritmaların listesi aşağıdadır:

Ayrıca bkz.