将数据安全地存储在内存中（基于密码的加密）

Question

我必须将密钥存储到内存中。所以出于安全考虑，我们不能直接将加密密钥存储到内存中，我们需要以加密的方式存储密钥。所以我们的想法是我们以加密方式存储密钥，在加密操作时，只需解密密钥并使用它并处置密钥。

所以我们在 BouncyCastle c# 版本 Example 代码中使用基于密码的加密 (PBE) 定义。

代码中的问题是这里的密码是固定的。我必须在运行时生成密码。

存储密钥的步骤：

• 生成密码
• 创建临时密钥以加密密钥（安全数据）
• 保存到内存中

执行加密操作的步骤：

• 生成密码
• 创建临时密钥以解密密钥（安全数据）
• 执行加密操作
• 处置密钥（安全数据）

Answer 1

这是一个想法，因此密码永远不能在本地变量之外未加密地存储：

using System;
using System.Security;
using System.Security.Cryptography;
using System.Text;

private string _SecureKey;

public bool MemorizePassword { get; set; }

public string Password
{
  get
  {
    if ( _Password.IsNullOrEmpty() ) return _Password;
    var buf = Encoding.Default.GetBytes(_Password);
    ProtectedMemory.Unprotect(buf, MemoryProtectionScope.SameProcess);
    return Encoding.Default.GetString(Decrypt(buf, _SecureKey.ToString()));
  }
  set
  {
    if ( !MemorizePassword ) 
    { 
      _Password = "";
      return;
    }
    CreateSecureKey();
    if ( value.IsNullOrEmpty() ) 
      _Password = value;
    else
    {
      var buf = Encrypt(Encoding.Default.GetBytes(value), _SecureKey.ToString());
      ProtectedMemory.Protect(buf, MemoryProtectionScope.SameProcess);
      _Password = Encoding.Default.GetString(buf);
    }
  }
}

private void CreateSecureKey()
{
  _SecureKey = new SecureString();
  foreach ( char c in Convert.ToBase64String(CreateCryptoKey(64)) )
    _SecureKey.AppendChar(c);
  _SecureKey.MakeReadOnly();
}

static public byte[] CreateCryptoKey(int length)
{
  if ( length < 1 ) length = 1;
  byte[] key = new byte[length];
  new RNGCryptoServiceProvider().GetBytes(key);
  return key;
}

static public byte[] Encrypt(byte[] data, string password)
{
  return Encrypt(data, password, DefaultCryptoSalt);
}

static public byte[] Decrypt(byte[] data, string password)
{
  return Decrypt(data, password, DefaultCryptoSalt);
}

static public string Encrypt(string str, string password, byte[] salt)
{
  if ( str.IsNullOrEmpty() ) return str;
  PasswordDeriveBytes p = new PasswordDeriveBytes(password, salt);
  var s = Encrypt(Encoding.Default.GetBytes(str), p.GetBytes(32), p.GetBytes(16));
  return Convert.ToBase64String(s);
}

static public string Decrypt(string str, string password, byte[] salt)
{
  if ( str.IsNullOrEmpty() ) return str;
  PasswordDeriveBytes p = new PasswordDeriveBytes(password, salt);
  var s = Decrypt(Convert.FromBase64String(str), p.GetBytes(32), p.GetBytes(16));
  return Encoding.Default.GetString(s);
}

static public byte[] Encrypt(byte[] data, byte[] key, byte[] iv)
{
  if ( data == null ) return data;
  using ( MemoryStream m = new MemoryStream() )
  {
    var r = Rijndael.Create().CreateEncryptor(key, iv);
    using ( CryptoStream c = new CryptoStream(m, r, CryptoStreamMode.Write) )
      c.Write(data, 0, data.Length);
    return m.ToArray();
  }
}

static public byte[] Decrypt(byte[] data, byte[] key, byte[] iv)
{
  if ( data == null ) return data;
  using ( MemoryStream m = new MemoryStream() )
  {
    var r = Rijndael.Create().CreateDecryptor(key, iv);
    using ( CryptoStream c = new CryptoStream(m, r, CryptoStreamMode.Write) )
      c.Write(data, 0, data.Length);
    return m.ToArray();
  }
}

特定于您的应用的盐示例（使用 0 到 255 之间的任意随机值）：

byte[] DefaultCryptoSalt = new byte[] { 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 };