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/保存到某处。稍后我想用密码解密它。我没有加密核导弹代码或医疗病人数据！理想的情况是 2 个功能：

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

我看过crypto documentation...哦，天哪！所以我尝试自己编写上述调用 (see a proof of concept using AES Managed and Base64 encoded payload)。我不是加密专家，为什么我必须编码？我可能做错了什么......

1. 要从密码中派生密钥，接口需要盐。我可以将密码用作盐吗？我可以重复使用静脉输液作为盐吗？也许不是，但我不想添加其他参数。
2. 我可以使用固定静脉输液吗？相同的明文和密码应该会产生不同的密文，所以我必须在有效载荷中提供 IV 进行解密。
3. 我可以使用盐作为密钥并保持 IV 不变吗？感觉不对。
4. 创建一个 nonce 并从中派生 IV 和 key salt 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的方法。当然，要使用这些算法和算法实现，您需要很好地掌握密码学，而这是您目前所缺乏的。

需要这个通用库来实现现有的各种协议。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。该协议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，最好使用预制的 API。

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请注意，有许多不同的用例、许多不同的协议以及关于如何正确创建和实施这些协议的更多意见。例如，Libsodium / NaCl 定义了一个名为 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。

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因此，要么您必须硬着头皮尝试创建自己的协议，要么采用现有的协议并进行有根据的猜测，如果它是安全的（希望该协议已经过多次审查/更新）。远离没有额外贡献者的单人项目（例如许多未经审查的示例代码）。

对于您自己的协议，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（或至少是唯一的）盐以确保安全，重复使用密码肯定是不安全的。不要让它成为一个人的项目本身，然后借用协议或对其进行审查。

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好的，那么快：

1. 要从密码中派生密钥，接口需要盐。我可以将密码用作盐吗？我可以重复使用静脉输液作为盐吗？也许不是，但我不想添加其他参数。

不，盐需要是唯一的，最好是随机的；密码/盐的组合应该是唯一的（它不应该重复，即使在时间上也不应该重复，或者跨越不同的域）。

1. 我可以使用固定静脉输液吗？相同的明文和密码应该会产生不同的密文，所以我必须在有效载荷中提供 IV 进行解密。

不，除非键每次都更改值（见上文）。对于 CBC，IV 应该是不可预测的除非您每次都使用新密钥。

1. 我可以使用盐作为密钥并保持 IV 不变吗？感觉不对。

这是可能的，只要你不重复加盐。

4. 创建一个 nonce 并从中派生 IV 和 key salt 是一种有效的方法吗？

这取决于非常具体的细节。换句话说，如果您不完全了解自己在做什么，我不会尝试。

5. 如果 .Net 支持 GCM 模式，我还会遇到这个问题吗？

当然，从某种意义上说，如果您使用 GCM，您的问题会更糟，因为使用具有相同密钥的 GCM 和 IV 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，它本身无法解决您的用例。