选用的加密算法
- 传输层加密:
- TLS(Transport Layer Security)协议:
- 对于网络应用程序的通信,使用TLS协议是关键。TLS 1.2及以上版本被广泛使用,它使用对称加密(如AES - 256)来加密传输的数据,确保中间人无法窃听和篡改数据。例如,AES - 256算法具有较高的安全性,密钥长度为256位,能够有效抵御暴力破解。同时,TLS协议通过非对称加密(如RSA或椭圆曲线加密ECDSA)来协商对称加密的密钥,在握手过程中交换密钥信息,保证密钥传输的安全性。
- 数据存储加密:
- AES加密算法:如果应用程序需要存储敏感数据,如用户密码、重要配置信息等,可使用AES算法。可以采用AES的CBC(Cipher Block Chaining)或GCM(Galois/Counter Mode)模式。GCM模式不仅提供加密功能,还能提供认证和完整性保护,适用于存储和传输敏感数据。
密钥管理方案
- 密钥生成:
- 随机数生成器:使用系统提供的安全随机数生成器来生成密钥。在Visual Basic中,可以利用
System.Security.Cryptography.RNGCryptoServiceProvider
类来生成高质量的随机数,用于生成对称密钥和非对称密钥对中的私钥。
- 密钥存储:
- 密钥加密密钥(KEK):对于存储的密钥,使用一个主密钥(KEK)进行加密存储。这个KEK可以存储在安全的硬件设备(如硬件安全模块HSM)中,或者使用操作系统提供的加密存储机制,如Windows DPAPI(数据保护应用程序编程接口)。
- 分层密钥管理:对于不同级别的数据,使用不同的密钥进行加密。例如,对于用户特定的数据,使用用户的加密密钥,而这个用户加密密钥又使用更高级别的KEK进行加密存储。
- 密钥更新:
- 定期更新密钥:设定一个合理的密钥更新周期,如每3 - 6个月更新一次对称加密密钥。在更新密钥时,需要安全地生成新密钥,并使用新密钥对相关数据进行重新加密。同时,要确保在密钥更新过程中数据的可用性和完整性。
代码实现思路
- TLS加密实现:
- 使用WinHTTP或System.Net命名空间:在Visual Basic中,可以使用
System.Net.HttpWebRequest
类来处理HTTP请求,并通过设置适当的属性来启用TLS加密。例如:
Dim request As HttpWebRequest = CType(WebRequest.Create("https://example.com"), HttpWebRequest)
request.ProtocolVersion = HttpVersion.Version11
request.ServicePoint.Expect100Continue = False
request.UseDefaultCredentials = False
request.PreAuthenticate = False
request.ContentType = "application/json"
request.Method = "POST"
- 验证服务器证书:为了防止中间人攻击,需要验证服务器的证书。可以通过设置
ServicePointManager.ServerCertificateValidationCallback
委托来实现证书验证。例如:
ServicePointManager.ServerCertificateValidationCallback = New RemoteCertificateValidationCallback(AddressOf ValidateServerCertificate)
Private Function ValidateServerCertificate(sender As Object, certificate As X509Certificate, chain As X509Chain, sslPolicyErrors As SslPolicyErrors) As Boolean
'这里可以添加证书验证逻辑,如检查证书的颁发机构、有效期等
Return sslPolicyErrors = SslPolicyErrors.None
End Function
- AES加密实现:
- 使用System.Security.Cryptography命名空间:
Imports System.Security.Cryptography
Public Class AESHelper
Private Shared Function GenerateKey() As Byte()
Using rng As New RNGCryptoServiceProvider()
Dim key(31) As Byte
rng.GetBytes(key)
Return key
End Using
End Function
Public Shared Function Encrypt(data As Byte(), key As Byte()) As Byte()
Using aesAlg As Aes = Aes.Create()
aesAlg.Key = key
aesAlg.Mode = CipherMode.CBC
aesAlg.Padding = PaddingMode.PKCS7
Dim encryptor As ICryptoTransform = aesAlg.CreateEncryptor(aesAlg.Key, aesAlg.IV)
Using msEncrypt As New MemoryStream()
Using csEncrypt As New CryptoStream(msEncrypt, encryptor, CryptoStreamMode.Write)
csEncrypt.Write(data, 0, data.Length)
csEncrypt.FlushFinalBlock()
End Using
Return msEncrypt.ToArray()
End Using
End Using
End Function
Public Shared Function Decrypt(data As Byte(), key As Byte()) As Byte()
Using aesAlg As Aes = Aes.Create()
aesAlg.Key = key
aesAlg.Mode = CipherMode.CBC
aesAlg.Padding = PaddingMode.PKCS7
Dim decryptor As ICryptoTransform = aesAlg.CreateDecryptor(aesAlg.Key, aesAlg.IV)
Using msDecrypt As New MemoryStream(data)
Using csDecrypt As New CryptoStream(msDecrypt, decryptor, CryptoStreamMode.Read)
Dim result(msDecrypt.Length - 1) As Byte
csDecrypt.Read(result, 0, result.Length)
Return result
End Using
End Using
End Using
End Function
End Class
确保在不同网络环境下的兼容性和稳定性
- 网络检测与适配:
- 检测网络类型:使用
System.Net.NetworkInformation.NetworkInterface
类来检测当前网络类型,如是否为WiFi、移动网络等。根据不同网络类型的特点,调整加密策略的一些参数,如密钥更新频率。例如,在移动网络环境下,由于网络稳定性可能较差,适当延长密钥更新周期,避免频繁更新密钥导致数据传输中断。
- 网络故障处理:在代码中实现网络故障处理机制,如在TLS连接失败时,进行适当的重试操作。可以设置重试次数和重试间隔时间,确保在网络暂时不稳定的情况下,应用程序能够继续正常通信。
- 版本兼容性:
- TLS版本支持:确保应用程序支持多种TLS版本(如TLS 1.2、TLS 1.3),以适应不同服务器的配置。可以通过在代码中动态检测服务器支持的TLS版本,并选择合适的版本进行连接。
- 加密库兼容性:使用稳定且广泛支持的加密库,如.NET Framework自带的
System.Security.Cryptography
命名空间中的加密类。定期更新应用程序依赖的加密库版本,以获取最新的安全修复和性能优化,同时确保与不同操作系统版本的兼容性。