AdvSim.Cryptography

Пакет AdvSim.Cryptography NuGet содержит набор функций-обёрток для криптографии, которые можно переиспользовать, настроены с разумными значениями по умолчанию и просты в использовании. Более подробные сведения доступны в разделах ниже.

• Симметричное шифрование
  • Генерация ключевого материала
  • AES
  • Triple DES
  • RC4
  • RC2
  • Многобайтовый XOR
  • XTEA
• Асимметричное шифрование
  • Эллиптическая кривая Диффи–Хеллмана (ECDH)
  • RSA
• Локальные функции Windows
  • Генерация энтропии
  • DPAPI локальной машины
  • DPAPI текущего пользователя
• Разное
  • TOTP

Совместимость с NuGet

Пакет AdvSim.Cryptography NuGet поддерживает множество версий .Net. Как правило, функции библиотеки хорошо покрывают целевые платформы. Для функций, доступных только в определённых платформах, добавлен значок, чтобы подчеркнуть эту зависимость.

URL-адрес NuGet: https://www.nuget.org/packages/AdvSim.Cryptography

Ключевой материал

Когда ключевой материал передаётся в криптографический конструктор, для получения псевдослучайных байтовых массивов, используемых для инициализации операций шифрования и дешифрования, применяется Rfc2898DeriveBytes. Эти байтовые массивы имеют высокое качество и при этом гарантируют, что вызов одной и той же функции с одним и тем же ключевым материалом приведёт к одному и тому же псевдослучайному заполнению (seed).

Использование

Симметричное шифрование

AES

Эта функция принимает байтовый массив и шифрует или дешифрует его с использованием ключевого материала, переданного в конструктор. По завершении она возвращает байтовый массив.

AES test = new AES("Lovecraft");
Byte[] bEncrypted = test.Encrypt(bTestData);
Byte[] bDecrypted = test.Decrypt(bEncrypted);

Triple DES

Эта функция принимает байтовый массив и шифрует или дешифрует его с использованием ключевого материала, переданного в конструктор. По завершении она возвращает байтовый массив.

TripleDES test = new TripleDES("Lovecraft");
Byte[] bEncrypted = test.Encrypt(bTestData);
Byte[] bDecrypted = test.Decrypt(bEncrypted);

RC4

Эта функция принимает байтовый массив и шифрует или дешифрует его с использованием ключевого материала, переданного в конструктор. По завершении она возвращает байтовый массив.

RC4 test = new RC4("Lovecraft");
Byte[] bEncrypted = test.Encrypt(bTestData);
Byte[] bDecrypted = test.Decrypt(bEncrypted);

RC2

Эта функция принимает байтовый массив и шифрует или дешифрует его с использованием ключевого материала, переданного в конструктор. По завершении она возвращает байтовый массив.

RC2 test = new RC2("Lovecraft");
Byte[] bEncrypted = test.Encrypt(bTestData);
Byte[] bDecrypted = test.Decrypt(bEncrypted);

Многобайтовый XOR

Эта функция принимает байтовый массив и шифрует или дешифрует его с использованием ключевого материала, переданного в конструктор. По завершении она возвращает байтовый массив.

MultiXOR test = new MultiXOR("Lovecraft");
Byte[] bEncrypted = test.Encrypt(bTestData);
Byte[] bDecrypted = test.Decrypt(bEncrypted);

XTEA

Эта функция принимает байтовый массив и шифрует или дешифрует его с использованием ключевого материала, переданного в конструктор. По завершении она возвращает байтовый массив.

XTEA test = new XTEA("Lovecraft");
Byte[] bEncrypted = test.Encrypt(bTestData);
Byte[] bDecrypted = test.Decrypt(bEncrypted);

Асимметричное шифрование

Эллиптическая кривая Диффи–Хеллмана (ECDH)

Обратите внимание, что в v2.0.0 ECDH поддерживается во всех версиях .Net, доступных в NuGet. Однако из-за некоторых весьма сомнительных архитектурных решений .Net обеспечить совместимость между всеми поддерживаемыми целевыми платформами непросто.

В результате существуют различия в реализации между Framework < .Net 4.7 и всеми остальными средами. Оба клиента должны относиться к одной группе, чтобы успешно выполнить обмен ключами. Если, например, один клиент должен работать на .Net 6, а другой на .Net 4.5.1, то вместо ECDH следует использовать RSA.

Чтобы узнать больше о версионировании .Net, вы можете обратиться к следующему ресурсу.

• https://learn.microsoft.com/en-us/dotnet/framework/migration-guide/versions-and-dependencies

Использование

Framework < .Net 4.7

Эти целевые платформы поддерживают только nistP256 и могут использовать библиотеку следующим образом.

// Initialize both clients
ECDH test1 = new ECDH();
ECDH test2 = new ECDH();

// Exchange public keys
Byte[] bPublic1 = test1.GetPublicKeyArray();
Byte[] bPublic2 = test2.GetPublicKeyArray();

// Derive
test1.DeriveSharedKey(bPublic2);
test2.DeriveSharedKey(bPublic1);

// Encrypt / Decrypt
Byte[] bEncrypted1 = test1.Encrypt(bTestData);
Byte[] bDecrypted2 = test2.Decrypt(bEncrypted1);

.Net 4.7+ || Standard 2.1 || .Net 6

Эти целевые платформы принимают кривую в качестве аргумента конструктора.

public enum ECCurveType  
{  
    brainpoolP160r1,  
    brainpoolP160t1,  
    brainpoolP192r1,  
    brainpoolP192t1,  
    brainpoolP224r1,  
    brainpoolP224t1,  
    brainpoolP256r1,  
    brainpoolP256t1,  
    brainpoolP320r1,  
    brainpoolP320t1,  
    brainpoolP384r1,  
    brainpoolP384t1,  
    brainpoolP512r1,  
    brainpoolP512t1,  
    nistP256,  
    nistP384,  
    nistP521  
}

Пример использования приведён ниже.

// Initialize both clients
ECDH test1 = new ECDH(ECDH.ECCurveType.nistP521);
ECDH test2 = new ECDH(ECDH.ECCurveType.nistP521);

// Exchange public keys
Byte[] bPublic1 = test1.GetPublicKeyArray();
Byte[] bPublic2 = test2.GetPublicKeyArray();

// Derive
test1.DeriveSharedKey(bPublic2);
test2.DeriveSharedKey(bPublic1);

// Encrypt / Decrypt
Byte[] bEncrypted1 = test1.Encrypt(bTestData);
Byte[] bDecrypted2 = test2.Decrypt(bEncrypted1);

RSA

Обратите внимание, что данная функциональность обязательно требует двух клиентов, поскольку для получения общего секрета не требуется обмен открытыми ключами, как в случае с ECDH. Разумеется, как и выше, вы можете отправить свой открытый ключ по сети другому клиенту, который затем сможет зашифровать данные, которые сможете расшифровать только вы.

Использование

RSA test = new RSA();
Byte[] bPublicKey = test.GetPublicKeyArray();
Byte[] bEncrypted = test.Encrypt(bPublicKey, bTestData);
Byte[] bDecrypted = test.Decrypt(bEncrypted);

Локальные функции Windows

DPAPI локальной машины

Шифрование и дешифрование данных привязано к данной машине. Данные не могут быть расшифрованы за пределами хоста.

// Without entropy
DPAPI test = new DPAPI();
Byte[] bEncrypted = test.EncryptUserDPAPI(bTestData);
Byte[] bDecrypted = test.DecryptUserDPAPI(bEncrypted);

// With entropy
DPAPI test = new DPAPI("Lovecraft");
Byte[] bEncrypted = test.EncryptUserDPAPI(bTestData);
Byte[] bDecrypted = test.DecryptUserDPAPI(bEncrypted);

DPAPI текущего пользователя

Шифрование и дешифрование данных привязано к текущему пользователю. Данные не могут быть расшифрованы в контексте другого пользователя.

// Without entropy
DPAPI test = new DPAPI();
Byte[] bEncrypted = test.EncryptMachineDPAPI(bTestData);
Byte[] bDecrypted = test.DecryptMachineDPAPI(bEncrypted);

// With entropy
DPAPI test = new DPAPI("Lovecraft");
Byte[] bEncrypted = test.EncryptMachineDPAPI(bTestData);
Byte[] bDecrypted = test.DecryptMachineDPAPI(bEncrypted);

Разное

TOTP

Одноразовый пароль на основе времени (TOTP) может использоваться как дополнительная проверка подлинности при выполнении действий. TOTP, генерируемые библиотекой, действительны в течение полной минуты по UtcNow. Эти числовые секреты также можно использовать для динамической инициализации сменяющихся ключей в алгоритмах симметричного шифрования. Если клиенты используют одинаковое начальное значение (seed) на разных машинах, они будут получать одинаковый TOTP.

Использование

// Generate a TOTP using a string seed
TOTP test = new TOTP("Lovecraft");
Console.WriteLine("[+] TOPT Code     : "  + oOTP.Code);
Console.WriteLine("[+] TOPT Last Code: "  + oOTP.LastCode);
Console.WriteLine("[+] TOPT Validity : "  + oOTP.Seconds);

// Validate TOTP based on string seed
Boolean bValid = test.ValidateTOTP("Lovecraft", oTOTP.Code);

// Validate TOTP with forgiveness, this allows the previous TOTP
// to also be counted as valid
Boolean bValid = test.ValidateTOTP("Lovecraft", oTOTP.LastCode, true);