详解.NET Core中的数据保护组件

Ginger ·

更新时间:2024-09-20

· 831 次阅读

背景介绍

在 OWASP(开放式 Web 应用程序安全项目) 2013 年发布的报告中，将不安全的直接对象引用(Insecure Direct Object Reference)标记为十大 Web 应用程序风险之一, 其表现形式是对象的引用(例如数据库主键)被各种恶意攻击利用, 所以对于Api返回的各种主键外键ID, 我们需要进行加密。

.NET Core 的数据保护组件

.NET Core 中内置了一个IDataProtectionProvider接口和一个IDataProtector接口。其中IDataProtectionProvider是创建保护组件的接口，IDataProtector是数据保护的接口。开发人员可以实现这 2 个接口，创建数据保护组件。
内置的数据保护组件

.NET Core 中默认提供了一个数据保护组件, 下面我们来尝试使用这个默认组件来保护我们的数据。

例: 当前我们有一个Movie类，代码如下, 我们期望当获取Movie对象的时候，Id字段是加密的。


public class Movie
 {
  public Movie(int id, string title)
  {
   Id = id;
   Title = title;
  }
  public int Id { get; set; }
  public string Title { get; set; }
 }

首先我们需要在Startup.cs中ConfigureService方法中配置使用默认的数据保护组件。


public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
 {
  services.AddMvc();
  services.AddDataProtection();
 }

这段代码会启用.NET Core默认的数据保护器。

然后我们创建一个MoviesController, 并在构造函数中注入IDataProtectionProvider对象, 然后使用这个Provider对象创建一个实现IDataProtector接口的数据保护器对象


[Route("movies")]
 public class MoviesController : Controller
 {
  private readonly IDataProtector protector;
  public MoviesController(IDataProtectionProvider provider)
  {
   this.protector = provider.CreateProtector("protect_my_query_string");
  }
 }

TIPS: 使用Provider创建Protector的时候，我们传入了一个参数"protect_my_query_string", 这个参数标明了这个保护器的用途，你也可以把它就当成这个保护器的名字。

注意：不同用途的保护器不能解密对方的加密字符串。, 如果使用了保护器A去解密保护器B生成的字符串，会产生以下异常CryptographicException: The payload was invalid.

然后我们在MovieController中添加2个Api, 一个是获取所有Movies对象的，一个是获取指定Movie对象的


[HttpGet]
 public IActionResult Get()
 {
  var model = GetMovies();
  var outputModel = model.Select(item => new
  {
   Id = this.protector.Protect(item.Id.ToString()),
   item.Title,
   item.ReleaseYear,
   item.Summary
  });
  return Ok(outputModel);
 }
 [HttpGet("{id}")]
 public IActionResult Get(string id)
 {
  var orignalId = int.Parse(this.protector.Unprotect(id));
  var model = GetMovies(); 
  var outputModel = model.Where(item => item.Id == orignalId);
  return Ok(outputModel);
 }

代码解释

在获取Movie列表的api中，我们使用了IDataProtector接口的Protect方法对Id字段进行了加密相应的在获取单个Movie对象的api中, 我们需要使用IDataProtector接口的Unprotect方法对Id字段进行解密。

最终效果

首先我们调用/api/movies, 返回结果如下, id字段已经被正确加密了


[{
 "id": "CfDJ8D9KlbQBeipPoQwll5uLR6ygyO6avkgI2teCQGZQShNwsxC9ApDdsnyYd1K5IyNHjhZcRoGd6W31se3W6TWM8H9UdLEPn4fJpS5uKkqUa0PMV6a0ZZHBQSnlGoisSnj29g",
 "title": "泰坦尼克号"
}, {
 "id": "CfDJ8D9KlbQBeipPoQwll5uLR6wkMUYyzflIzy3CwoMhcaO-np2WOy4czIL3WZd2FWi7Tsy119tDeFq7yAeye4o2W-KmbffpGXnTDZzNv2QbCrAm7-AyEN35g3pkfAYHa3X7aQ",
 "title": "我是谁"
}, {
 "id": "CfDJ8D9KlbQBeipPoQwll5uLR6x2AXM6ulCwts2-uQSfzIU8UquTz-OAZIl-49D5-CYYl5H4mfZH8VihhCBJ60MMrZOlZla9qvb8EIP6GYRkEap4nhktbzGxW0Qu5r3edm6_Kg",
 "title": "蜘蛛侠"
}, {
 "id": "CfDJ8D9KlbQBeipPoQwll5uLR6zDZeLtPIVlkRLCd_V6Mr2kTzWsCkfYgmS0-cqhFAOu4dUWGtx6d402_eKnObAOFUClEDdF4mrUeDQawE71DDa805umhbAvX2712i7UgYO5MA",
 "title": "钢铁侠"
}]

然后我们继续调用api, 查询钢铁侠的电影信息


/api/movies/CfDJ8D9KlbQBeipPoQwll5uLR6zDZeLtPIVlkRLCd_V6Mr2kTzWsCkfYgmS0-cqhFAOu4dUWGtx6d402_eKnObAOFUClEDdF4mrUeDQawE71DDa805umhbAvX2712i7UgYO5MA

结果也正确的返回了。


[{"id":4,"title":"钢铁侠"}]

带过期时间的数据保护器(Limited Lifetime)

.NET Core默认还提供了一种带过期时间的数据保护器, 这种数据保护器许多使用场景，最常用的场景就是当为一个重置密码操作的Token设置失效时间, 这样一旦超时的, Token就不能解密成功, 从而我们就可以认定重置密码操作超时了。

.NET Core中, 我们可以使用IDataProtector接口的ToTimeLimitedDataProtector方法创建一个带过期时间的数据保护器。

这里我们还是使用默认还是继续以上面的例子为例, 代码修改如下


private readonly ITimeLimitedDataProtector protector;
 public MoviesController(IDataProtectionProvider provider)
 {
  this.protector = provider.CreateProtector("protect_my_query_string")
     .ToTimeLimitedDataProtector();
 }
 [HttpGet]
 public IActionResult Get()
 {
  var model = GetMovies(); // simulate call to repository
  var outputModel = model.Select(item => new
  {
   Id = this.protector.Protect(item.Id.ToString(), 
          TimeSpan.FromSeconds(10)),
   item.Title,
   item.ReleaseYear,
   item.Summary
  });
  return Ok(outputModel);
 }

代码解释

这里我们定义了一个ITimeLimitedDataProtector接口对象protector, 并在构造函数中使用ToTimeLimitedDataProtector方法，将一个普通的数据保护器转换成了一个带过期时间的数据保护器在获取Movie列表的api中, 我们依然使用Protect方法来加密Id字段, 与之前不同的是，这里我们加入了第二个TimeSpan参数，这个参数表示了当前加密的有效时间只有10秒。

最终效果

现在我们重新运行项目，还是和之前一样先调用/api/movies方法来获取Movies列表, 结果如下


[{
 "id": "CfDJ8D9KlbQBeipPoQwll5uLR6yzbDbZ931toH32VC6Jqg8DWsrmiLrOxOFFViH4QWZne43jwSVzBjzJIfctYKZniZKNVbr50RRIZpW2fe9UtPajEzBhI-H32Effm-F0ColUaA",
 "title": "泰坦尼克号"
}, {
 "id": "CfDJ8D9KlbQBeipPoQwll5uLR6zDDVymvftZK9lKBIjEyuoNTzOEu0SC2-qfTy6quXir2S8f3A1r44f9Yz3Sd_cyLZUp-_4gfJAasMfE8_ngYLrJmdsjN9LZ0g4vox0WJLjiGA",
 "title": "我是谁"
}, {
 "id": "CfDJ8D9KlbQBeipPoQwll5uLR6zL-M2jzv2HCeTiHjevkXvI2216NERplp43TOjCXtj4S52ll68sLyQNtG2FhhWlsOmFGvYY5G4gm5SKfASMMgE1jBr20xc2b_djWdLhWLIxnA",
 "title": "蜘蛛侠"
}, {
 "id": "CfDJ8D9KlbQBeipPoQwll5uLR6wAoZKCHTG0lvgYS3If_0_eAD30a2YV8RjNagwLXUdCSKsO3kyS58hqDqAPHw_KHwNpd-hjDFl3hFPa8LOWHyk901oc6ZuSxwzxFlljaVreFA",
 "title": "钢铁侠"
}]

等待10秒钟后，我们继续调用api, 查询钢铁侠的电影信息


/api/movies/CfDJ8D9KlbQBeipPoQwll5uLR6wAoZKCHTG0lvgYS3If_0_eAD30a2YV8RjNagwLXUdCSKsO3kyS58hqDqAPHw_KHwNpd-hjDFl3hFPa8LOWHyk901oc6ZuSxwzxFlljaVreFA

返回了错误信息CryptographicException: The payload expired at 9/29/2018 11:25:05 AM +00:00. 这说明当前加密的有效期已过, 不能正确解密了。

Tips: 使用Action Filter解密参数

在之前的代码中，我们在获取单个Movie的方法中，我们手动调用了Unprotected方法来解密id属性


[HttpGet("{id}")]
 public IActionResult Get(string id)
 {
  var orignalId = int.Parse(this.protector.Unprotect(id));
  var model = GetMovies(); // simulate call to repository
  var outputModel = model.Where(item => item.Id == orignalId);
  return Ok(outputModel);
 }

下面我们改用Action Filter来改进这部分代码。

首先我们创建一个DecryptReferenceFilter, 代码如下：


public class DecryptReferenceFilter : IActionFilter
 {
  private readonly IDataProtector protector;
  public DecryptReferenceFilter(IDataProtectionProvider provider)
  {
   this.protector = provider.CreateProtector("protect_my_query_string");
  }
  public void OnActionExecuting(ActionExecutingContext context)
  {
   object param = context.RouteData.Values["id"].ToString();
   var id = int.Parse(this.protector.Unprotect(param.ToString()));
   context.ActionArguments["id"] = id;
  }
  public void OnActionExecuted(ActionExecutedContext context)
  {
  }
 }
 public class DecryptReferenceAttribute : TypeFilterAttribute
 {
  public DecryptReferenceAttribute() :
   base(typeof(DecryptReferenceFilter))
  { }
 }

代码解释

这里DecryptReferenceFilter实现了IActionFilter接口, 并实现了OnActionExecuting和OnActionExecuted方法在DecryptReferenceFilter类中，我们注入了默认的数据保护器提供器，并在构造函数中初始化了一个数据保护器在OnActionExecuting中我们从RouteData中获取到未解密的id字段, 然后将其解密之后，替换了之前未解密的id字段，这样ModelBinder就会使用解密后的字符串来绑定模型。

最终修改

最后我们修改一下获取单个Movie的api, 代码如下：


[HttpGet("{id}")]
 [DecryptReference]
 public IActionResult Get(int id)
 {
  var model = GetMovies();
  var outputModel = model.Where(item => item.Id == id);
  return Ok(outputModel);
 }

我们在获取单个Movie的方法上添加了DecryptReference特性。

运行代码之后，代码和之前的效果一样。

源码地址：http://xiazai.jb51.net/201809/yuanma/id_protector_jb51.rar

您可能感兴趣的文章:asp.net core webapi项目配置全局路由的方法示例Asp.Net Core中基于Session的身份验证的实现.NET Core中Object Pool的多种用法详解.net core 读取本地指定目录下的文件的实例代码.NET Core中使用HttpClient的正确姿势.Net Core中使用Quartz.Net实践记录.Net Core中间件之静态文件(StaticFiles)示例详解

数据 net .NET core

1024 个赞