在 C# / .Net 中使用异步套接字安全地传输二进制数据答案

【问题标题】：Transfer binary data securely using asynchronous sockets in C# / .Net在 C# / .Net 中使用异步套接字安全地传输二进制数据
【发布时间】：2013-08-20 17:32:18
【问题描述】：

我们有一个用 C# 编写的 TCP/IP 套接字服务器，用于将二进制文件传输到客户端。例如，剪辑、图像。正在使用带有回调的异步 BeginSend/EndSend 来发送 byte[] 缓冲区。

新要求是对正在传输的数据进行加密。每个客户端连接都将提供一个加密密钥供服务器使用。实际的加密算法并不那么重要，即目标是简单地确保数据不会以明文形式发送。即使 RC2CryptoServiceProvider 具有 40 位密钥也足够了......与 RC2 相比，具有 128 位密钥的 RijndaelManaged 是一种过度杀伤并且相当占用 CPU 资源。

当然可以先生成数据文件的加密版本，然后再传输它们。但理想情况下，我们应该在从文件中读取数据并在套接字上发送时动态加密文件。鉴于数据文件的大小，将整个文件内容读取到内存既不高效也不可扩展。

在动态加密文件中的数据以发送到套接字对等点时，是否有一些好的模式可以遵循？

【问题讨论】：

C# 到 C#？您应该使用 WCF。
您将如何告诉您的客户用于加密数据的密钥？如果不是 HTTPS/SSL，那你就错了。
使用 TLS，如有必要，使用 RC4 密码。
我们在同一台机器上确实有另一个 WCF 服务器。该服务器是实际生成所需“内容”资源（图像、剪辑等）的服务器。当资源可用时，为了响应请求，WCF 回调将通过 keys 发送给客户端客户使用。实际传输不通过 WCF 执行 - 我们对二进制传输进行了基准测试，WCF 的开销有其惩罚。相反，我们的 TCP 套接字服务器使用异步重叠 I/O 来传输二进制内容...
您想防范哪些类型的攻击？如果您将密钥与数据一起发送，即使是最简单的窃听攻击，加密也毫无用处。还是您有更具体的想法？

标签： c# .net sockets cryptography asyncsocket

【解决方案1】：

有几种方法可以实现这一点。以下是一些：

基础设施：与您的客户端建立启用 SSL/TLS 的 VPN。使用新的专用网络连接到您客户的网络。 专业版：代码几乎没有变化，具体取决于您当前的实现。缺点：根据您客户（以及您的！）的基础架构，这可能是不可能的。
SSL：在客户端和服务器之间建立直接的安全套接字层连接。 专业版：易于实施。 CodeProject 上有一个关于如何通过 MS SSPI SSL 和 OpenSSL 实现它的示例，您可以将其用作您自己实现的基础； here's the link。缺点：SSL 有some well-known security issues，在考虑实施之前您应该了解它。
常用算法（AES、DES、Triple DES、Blowfish）：您可以在通信层发送包之前和接收包之后使用的内部实现。 专业版：大量公开可用的库，some natively available since .NET 3.5 and up。缺点：正如你所提到的，有些可能是矫枉过正。
自定义算法：创建您自己的！让这些位动摇。 专业版：随心所欲；公开可用的破解工具几乎没用。 There's an example here 用于 32 位整数的简单自定义加密协议，可轻松适应更大的内容。缺点：公共算法经过彻底的测试和验证，确实确保了您的实施可能无法满足的安全级别；重新发明轮子没有什么正当理由。

当然，如果您需要额外的安全性（例如通过 SSL 连接的 AES 加密内容），您当然可以混合使用两个或更多，但由您决定。

【讨论】：

TLS 1.1 和 1.2 中的所有当前漏洞都只是理论上的，与您提到的其他方法中的问题相比绝对可以忽略不计。除非您是世界一流的密码学家团队，否则不可能从密码原语创建安全协议。创建自己的算法——更是如此。
虽然大体上是正确的，但我相信您可能错过了 OP 的观点：根据他自己的话，“使用 128 位密钥管理的 Rijndael 对他的特定需求来说太过分了”。讨论的不是哪种方法更安全，他希望在加密和性能之间取得合理的平衡。
问题在于，做一些非标准的事情会比遵循标准更困难，并且需要更多的工作。另请注意，IT 安全性是二元的——要么有安全性，要么没有。虚假的安全感比没有安全感更糟糕。
在第一个话题上我有点同意你的看法。另一方面，消除密码学的迷雾是件好事。它是一种工具，有各种尺寸的可用工具，如果你对自己想要的东西有足够的了解，你甚至可以自己成为工具制造者。但我完全同意 IT 安全性，我什至会补充说它是一个设置为 false 的二进制常量：没有安全系统 - 无论有人创建什么，只要有足够的时间和资源，其他人就可以破坏。尽管如此，仍有可接受的中间安全级别可以满足您的需求。
只要私钥保持私密，就不可能破坏（正确实施的）PGP 或 TLS 等标准。您可能正在考虑暴力破解，但这不被认为是可行的攻击，因为我们正在谈论具有足够密钥长度的数十亿年时间。而且我仍然认为安全性是布尔值。中间级别的安全几乎总是只是混淆。