c# - 为什么 .Net Framework 的加密如此复杂？

Question

在大多数情况下，我需要使用密码加密字符串，然后将其发送/保存到某个地方。后来我想用密码解密它。我不是在加密核导弹代码或医疗患者数据!理想的情况是有 2 个函数:

string Encrypt(string plainText, string password);
string Decrypt(string cipherText, string password);

我查看了 crypto documentation ... 好家伙!所以我尝试自己编写上述调用的代码( see a proof of concept using AES Managed and Base64 encoded payload )。我不是加密货币专家，为什么我必须编写代码？我可能做错了什么......

1. 要从密码中派生 key ，接口(interface)需要加盐。我可以使用密码作为盐吗？我可以将静脉注入(inject)液作为盐重复使用吗？也许不是，但我不想添加另一个参数。
2. 我可以使用固定 IV 吗？相同的明文和密码应该会产生不同的密文，因此我必须在有效负载中提供用于解密的 IV。
3. 我可以使用盐作为 key 并保持 IV 恒定吗？感觉不对。
4. 创建一个随机数并从中派生 IV 和 key 盐是一种有效的方法吗？
5. 如果 .Net 支持 GCM 模式，我还会遇到这个问题吗？

Answer 1

.NET 加密 API 公开了一个通用加密库，其中包含实现加密算法的面向对象方法。当然，要使用这些算法和算法实现，您需要对密码学有很好的掌握，而这是您目前所缺乏的。

这个通用库需要实现现有的各种协议(protocol)。通常，单个算法不能满足特定的用例(在您的情况下使用密码加密字符串，返回不同的字符串)。因此，需要选择或设计一个能够满足该用例的协议(protocol)。该协议(protocol)可以例如定义容器格式，例如 CMS 或 PGP，例如可用于加密电子邮件(用例)。

您直接尝试应用加密算法来解决您的用例。那是行不通的。您需要一个预制的协议(protocol)，最好带有预制的 API。

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请注意，有许多不同的用例、许多不同的协议(protocol)，甚至有更多关于如何正确创建和实现这些协议(protocol)的意见。例如，Libsodium/NaCl 定义了一种名为 SecretBox 的小型容器格式，它确实需要您完成一些工作。

但是，在 NaCl 之上实现 TLS 当然是相当不可能的，因为功能/算法不存在。同样，.NET 需要一个像 .NET API 这样的通用加密库，以便其他人实现他们的协议(protocol)。

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因此，要么您必须硬着头皮尝试创建自己的协议(protocol)，要么采用现有的协议(protocol)并根据有根据的猜测它是否安全(希望该协议(protocol)已被审查/更新了几次)。远离没有其他贡献者的单人项目(例如未经审查的许多示例代码)。

对于您自己的协议(protocol)，是的，存在诸如未将盐与密文一起存储之类的错误。您需要一个随机的(或者至少是唯一的)盐来确保安全，因此重复使用密码肯定不安全。不要让它本身成为一个个人项目，要么借用协议(protocol)，要么对其进行审查。

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好的，那么快点:

1. To derive the key from the password the interface requires a salt. Can I use the password as salt? Can I re-use the IV as salt? Maybe not, but I don't want to add another parameter.

不，盐必须是唯一的，最好是随机的；密码/盐组合应该是唯一的(它不应该重复，即使在时间上也不应该重复，或者在不同的域上也不应该重复)。

2. Can I use a fixed IV? Same plaintext and password should result in different cipher text, so I have to supply the IV for decryption in the payload.

不可以，除非键每次都改变值(见上文)。对于 CBC，IV 应该是不可预测的，除非您每次都使用新的 key 。

3. Can I use a salt for the key and keep the IV constant instead? Feels wrong.

这是可能的，只要你不重复加盐。

4. Creating a nonce and deriving IV and key salt from it is a valid approach?

这取决于非常具体的细节。换句话说，如果您不完全知道自己在做什么，我就不会尝试。

5. If .Net would support the GCM mode would I still have this problems?

当然，从某种意义上说，如果您使用 GCM，您的问题会更糟，因为使用具有相同 key 和 IV 的 GCM 完全被破坏了。

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请记住，GCM 只是一种算法，而不是协议(protocol)，它本身无法解决您的用例。