ASP.NET Core 数据保护概述

ASP.NET Core 提供了一个加密 API，可用于保护数据，包括密钥管理和轮换。

Web 应用通常需要存储敏感数据。 Windows 数据保护 API (DPAPI) 不适用于 Web 应用。

ASP.NET Core 数据保护堆栈旨在：

• 为大多数 Web 方案提供内置解决方案。
• 解决以前的加密系统的许多缺陷。
• 用作 ASP.NET 1.x - 4.x 中 <machineKey> 元素的替换项。

问题陈述

我需要保留受信任的信息以供以后检索，但我不信任持久性机制。 在 Web 术语中，这可以编写为“我需要通过不受信任的客户端往返传递受信任状态”。

真实性、完整性和防篡改是一项要求。 这一点的典型示例是身份验证 cookie 或持有者令牌。 服务器会生成一个“我是 Groot 并拥有 xyz 权限”令牌，然后将它发送给客户端。 客户端将该令牌返回呈现给服务器，但服务器需要某种保证，以确保客户端没有伪造该令牌。

保密性是一项要求。 由于服务器信任持久性状态，因此这种状态可能包含不应向不受信任的客户端披露的信息。 例如：

• 文件路径。
• 权限。
• 句柄或其他间接引用。
• 某些特定于服务器的数据。

隔离是一项要求。 由于新式应用已组件化，因此各个组件无需考虑系统中的其他组件即可利用此系统。 例如，请考虑使用此堆栈的持有者令牌组件。 它应该在没有任何干扰的情况下运行，例如，例如来自也使用相同堆栈的反 CSRF 机制的干扰。

一些常见假设可以缩小要求的范围：

• 加密系统内运行的所有服务都同样受信任。
• 无需在直接控制的服务外部生成或使用数据。
• 运行速度必须很快，因为对 Web 服务的每个请求可能会一次或多次通过加密系统。 由于对速度的要求，对称加密成为理想选择。 只有在需要时，才会使用非对称加密。

设计理念

ASP.NET Core 数据保护是易于使用的数据保护堆栈。 它基于以下原则：

• 配置容易度。 系统力求实现零配置。 在开发人员需要在某个方面（如密钥存储库）实现特定配置的情况下，这些特定配置并不困难。
• 提供面向使用者的基本 API。 以正确方式使用这些 API 简单且直观，但要以错误方式使用则非常困难。
• 开发人员不必了解密钥管理原则。 系统会代表开发人员处理算法选择和密钥生存期。 开发人员无权访问原始密钥材料。
• 密钥在静态期间会受到最大程度的保护。 系统会确定适当的默认保护机制并自动应用该机制。

数据保护 API 并非主要用于无限期保留机密有效负载。 其他技术（如 Windows CNG DPAPI 和 Azure Rights Management）更适合用于无限期存储的方案。 它们具有相应的强大密钥管理功能。 也就是说，ASP.NET Core 数据保护 API 可用于长期保护机密数据。

受众

数据保护系统提供面向三类主要受众的 API：

1. 使用者 API 面向应用程序和框架开发人员。

   “我不想了解堆栈如何运行或堆栈的配置方式。 我只想在成功概率较高的情况下使用 API 执行一些操作。

2. 配置 API面向应用开发人员和系统管理员。

   我需要告诉数据保护系统，我的环境需要使用非默认路径或设置。

3. 扩展性 API 面向负责实现自定义策略的开发人员。 这些 API 的使用仅限于极少数情况和具有安全经验的开发人员。

   我需要在系统中替换整个组件，因为我有真正独特的行为要求。 我愿意了解 API 图面的不常用部分，以便构建满足我的要求的插件。

程序包布局

数据保护堆栈由五个包组成：

• Microsoft.AspNetCore.DataProtection.Abstractions 包含：

  • 用于创建数据保护服务的 IDataProtectionProvider 和 IDataProtector。
  • 使用这些类型的有用扩展方法。 例如，IDataProtector.Protect

  如果数据保护系统在其他位置进行实例化，而你使用的是 API，请引用 Microsoft.AspNetCore.DataProtection.Abstractions。

• Microsoft.AspNetCore.DataProtection 包含数据保护系统的核心实现，其中包括：

  • 核心加密操作。
  • 密钥管理。
  • 配置和扩展性。

  要实例化数据保护系统，请引用 Microsoft.AspNetCore.DataProtection。 在以下情况下，可能需要引用数据保护系统：

  • 将其添加到 IServiceCollection。
  • 修改或扩展其行为。

• Microsoft.AspNetCore.DataProtection.Extensions 包含开发人员可能会发现有用，但不属于核心包的其他 API。 例如，此包中包含：

  • 工厂方法，可实例化数据保护系统以将密钥存储在文件系统上的某个位置，而无需进行依赖项注入。 请参阅 DataProtectionProvider。
  • 用于限制受保护有效负载生存期的扩展方法。 请参阅 ITimeLimitedDataProtector。

• Microsoft.AspNetCore.DataProtection.SystemWeb 可以安装到现有 ASP.NET 4.x 应用中，以重定向其 <machineKey> 操作来使用新的 ASP.NET Core 数据保护堆栈。 有关详细信息，请参阅在 ASP.NET Core 中替换 ASP.NET machineKey。

• Microsoft.AspNetCore.Cryptography.KeyDerivation 提供 PBKDF2 密码哈希例程的实现，可以由必须安全处理用户密码的系统所使用。 有关详细信息，请参阅 ASP.NET Core 中的哈希密码。

其他资源

• ASP.NET Core 中的数据保护 API 入门
• 在 Web 场中托管 ASP.NET Core