aspnet_security.md

Информационная безопасность - Best Practices

Рекомендуется к прочтению бонусные главы книги Mark J. Price, в которых содержится информация об информационной безопасности в .NET Core.

Начиная с .NET Core 2.1 используется Span<T>-based cryptography API. Криптографические операции выполняются на уровне ядра ОС, что означает, что при появлении патча безопасности ОС приложения .NET получают выгоду от этого.

Для вычисления hash-ей должны использоваться: PBKDF2, или bcrypt.

The initialization vector (IV):

• Генерируется случайный образом для каждого передаваемого сообщения
• Передаётся вместе с зашифрованным сообщением
• Сам не является секретным

Можно надёжно генерировать ключ, или стартовый вектор (IV) используя derivation function с ключём, базирующийся на пароле (PBKDF2). Например, можно использовать класс Rfc2898DeriveBytes.

В уже устаревшем .NET Framework, некотрые алгоритмы были реализованы на уровне ОС и их имена имели суффиксы CryptoServiceProvider, или Cng. Такие функции использовать уже не нужно.

Некоторые алгоритмы, реализованные в .NET BCL имеют суффикс Managed. Их тоже использовать не нужно.

В современном .NET, все алгоритмы реализуются операционной системой. Если операционная система сертифицирована the Federal Information Processing Standards (FIPS), тогда .NET использует FIPS-certified algorithms.

В общем случае вы всегда используется абстрактрный класс похожий на Aes и фабричный метод Create(), для того, чтобы получить экземпляр алгоритма.

Пример шифрования данных (plainText) на пароле (password) в .NET с использованием алгоритма AES:

byte[] encryptedBytes;
byte[] plainBytes = Encoding.Unicode.GetBytes(plainText);
using (Aes aes = Aes.Create()) // abstract class factory method
{
    using (Rfc2898DeriveBytes pbkdf2 = new(
        password, salt, iterations))
    {
        aes.Key = pbkdf2.GetBytes(32); // set a 256-bit key
        aes.IV = pbkdf2.GetBytes(16); // set a 128-bit IV
    }
 
    using (MemoryStream ms = new()) {
        using (ICryptoTransform transformer = aes.CreateEncryptor()) {
            using (CryptoStream cs = new(
                ms, transformer, CryptoStreamMode.Write))
            {
                cs.Write(plainBytes, 0, plainBytes.Length);
            }
        }
        encryptedBytes = ms.ToArray();
    }
 }
 return ToBase64String(encryptedBytes);

Вычисление HASH-кода

Следует избегать использовать алгоритмов MD5 и SHA1 из-за их известных уязвимостей (weaknesses).

Чтобы уменьшить вероятность совпадения (collision) hash-ей следует выбирать больший размер хэша.

Первая известная ситуация с сопавдением хэн-кода для MD5 произошла в 2010 году, в для SHA1 - в 2017 году.

Пример кода, который генерирует "соль" и вычисляет hash-код пароля с солью:

private static Dictionary<string, User> Users = new();

public static User Register(string username, string password)
{
    // Генерируем случайную "соль"
    RandomNumberGenerator rng = RandomNumberGenerator.Create();
    byte[] saltBytes = new byte[16];
    rng.GetBytes(saltBytes);
    string saltText = ToBase64String(saltBytes);

    // Генерируем "засолёный" (salted) и захэшированный пароль пользователя
    string saltedhashedPassword = SaltAndHashPassword(password, saltText);
    User user = new(username, saltText, saltedhashedPassword);
    Users.Add(user.Name, user);
    return user;
}

private static string SaltAndHashPassword(string password, string salt)
{
    using (SHA256 sha = SHA256.Create()) {
        string saltedPassword = password + salt;
        return ToBase64String(sha.ComputeHash(Encoding.Unicode.GetBytes(saltedPassword)));
    }
}

Формирование электронной подписи

Многие разработчики идёт по следующуему пути: создают hash с помощью SHA256, а затем используют алгоритм RSA для его формирования цифровой подписи hash-а.

Также некоторые разработчики используют DSA для хэширования и формирования подписи. DSA быстрее, чем RSA для формирования ЭЦП, но медленнее, чем RSA при проверке подписи. Поскольку, в общем случае, ЭЦП генерируется только один раз, а проверяет множество раз, то следует выбирать алгоритм, который быстрее проверяет, чем формирует подпись.

Основная рекомендация: следует использовать Elliptic Curve DSA. Это улучшенный вариант DSA. Хотя ECDSA медленнее, чем RSA, он генерирует подпись меньшего размера, при том же уровне информационной беззопасности.

Ниже приведены примеры кода для создания и проверки ЭЦП:

public static string? PublicKey;

public static string GenerateSignature(string data)
{
    byte[] dataBytes = Encoding.Unicode.GetBytes(data);
    SHA256 sha = SHA256.Create();
    byte[] hashedData = sha.ComputeHash(dataBytes);

    RSA rsa = RSA.Create();
    PublicKey = rsa.ToXmlString(false); // Исключаем из подписи приватный ключ
    return ToBase64String(rsa.SignHash(hashedData, HashAlgorithmName.SHA256, RSASignaturePadding.Pkcs1));
}

public static bool ValidateSignature(string data, string signature)
{
    if (PublicKey is null) return false;
    byte[] dataBytes = Encoding.Unicode.GetBytes(data);
    SHA256 sha = SHA256.Create();
    byte[] hashedData = sha.ComputeHash(dataBytes);
    byte[] signatureBytes = FromBase64String(signature);
    
    RSA rsa = RSA.Create();
    rsa.FromXmlString(PublicKey);
    return rsa.VerifyHash(hashedData, signatureBytes, HashAlgorithmName.SHA256, RSASignaturePadding.Pkcs1);
}