我們程序的威脅來自于各個方面.在互聯(lián)網(wǎng)高度發(fā)達的今天, 安全性問題已經(jīng)是企業(yè)軟件開發(fā)所必須面對的最重要的問題. 從安全學(xué)的一般意義上來講,安全性主要體現(xiàn)在兩個方面:

• 敏感數(shù)據(jù)的泄露
• 敏感數(shù)據(jù)的破壞

      從具體上來說, .NET 元數(shù)據(jù)機制的設(shè)計, 既方便了反射等強大特性的實現(xiàn), 又同時給代碼安全及程序運行時安全帶來了巨大的隱患.迄今為止, 還未發(fā)現(xiàn)比較有效元數(shù)據(jù)可見性控制方法. 當(dāng)然, 這不在本文的討論范圍之內(nèi). 我還是更愿意在這篇文章在針對.NET的內(nèi)存分配機制討論一個更具體的問題: 如何保護在內(nèi)存中存儲的敏感數(shù)據(jù)?

String的駐留機制帶來的安全性問題

      String是代碼中使用頻率很高的對象類型. 為了提高字符串的處理速度, 節(jié)省內(nèi)存空間, Microsoft為.NET String類設(shè)計了駐留機制. 其大概的邏輯模型是, 大部分String存儲在一個類似的Hash Table中, string的內(nèi)容是哈希表的key, 該key對應(yīng)的value是string的內(nèi)存地址. 這樣內(nèi)容相同的string實際上只是對應(yīng)內(nèi)存堆上同一個字符串.之所以說是大部分而不是全部, 是因為有一部分動態(tài)創(chuàng)建(concat)的string, 是不會進入這樣一個虛擬的hash Table中的. 本文的最后附上String類的源代碼, 有興趣的同學(xué)可以研究研究:D

      這就帶來了最主要的問題, 你無法準(zhǔn)確控制或者預(yù)測一個特定字符串的生命周期. 一個以string形式呈現(xiàn)的敏感數(shù)據(jù)(比如密碼)很有可能在內(nèi)存中一直存在, 而你卻預(yù)測它在超出某個特定函數(shù)的作用域的時候就被垃圾回收了. 這樣, 當(dāng)發(fā)生操作系統(tǒng)換頁的時候(而這也往往是可能發(fā)生的), 這個敏感數(shù)據(jù)就被保存到本地文件pagefile.sys當(dāng)中, 或者當(dāng)操作系統(tǒng)休眠的時候, 敏感數(shù)據(jù)進入hiberfil.sys中.一個可能的敏感數(shù)據(jù)泄漏過程是:

使用SecureString類

      現(xiàn)在既然String靠不住了,我們能有什么簡單的方法來特別的保護我的敏感數(shù)據(jù)嗎? 幸運的是, .NET從Version 2.0開始, 為我們提供了一套基于DPAPI的解決方法 - SecureString.

      SecureString類具有以下特性：

• SecureString中的內(nèi)容是加密之后的,而不是平文;

• 使用windows的加密方案DPAPI ;

• SecureString只能在基于NT的平臺上使用

C#代碼示例
public void MethodA()
{
     //using DPAPI to encrpt the sensitive content

     System.Security.SecureString password = new System.Security.SecureString();

     char[] pass = { 'p', 'a', 's', 's', 'w', 'o', 'r', 'd' };

     for (int i = 0; i < pass.Length; i++)
     {
         password.AppendChar(pass[i]);
     }

    password.MakeReadOnly();

    //pass the encrypted password through memory or file
}

public void MethodB(System.Security.SecureString password)
{
    string decryptedPassword = "";

    //copy the secure content to a long pointer

    IntPtr ptr = System.Runtime.InteropServices.Marshal.SecureStringToBSTR(password);

    try
    {
        //Convert secure content to string using DPAPI
        decryptedPassword = System.Runtime.InteropServices.Marshal.PtrToStringBSTR(ptr);
        //using the decrypted password to check
    }
    finally
    {
        System.Runtime.InteropServices.Marshal.ZeroFreeBSTR(ptr);
        password.Dispose();
    } 
}

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