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C#中机密文本的保存方案

托管代码中的字符串是一类特殊的对象,它不可被改变的,每次使用 System.String 类中的方法之一或进行运算时(如赋值、拼接等)时,都要在内存中创建一个新的字符串对象,也就是为该新对象分配新的空间。这就带来两个问题:

1:原来的字符串是不是还在内存当中?

2:如果在内存当中,那么机密数据(如密码)该如何保存才足够安全?

 

先来看第一个问题:

代码
public class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Method1();
//在此处打上断点
Console.ReadKey();
}
static void Method1()
{
string str = "luminji";
Console.WriteLine(str);
}
}

 

在Method1处打上断点,让VS执行到此处,在即时窗口中运行命令:.load sos.dll 和 !dso,如下:

image

打开调试中的内存查看窗口,定位到019db820(由!dso得到)。由于此时还没有进入到Method1,所以内存当中不存在字符串“luminji”。接着让程序运行到方法内部,我们看到内存当中已经存在了“luminji”了。

image
接着让程序继续运行,退出方法Method1,发现“luminji”依然留在内存当中。

这就带来一个问题,如果有恶意人员扫描你的内存,你的程序所保存的机密信息将无处可逃。幸好FCL中提供了System.Security.SecureString,SecureString表示一个应保密的文本,在初始化时就已经被加密。

代码
public class Program
{
static System.Security.SecureString secureString = new System.Security.SecureString();

static void Main(string[] args)
{
Method2();
//在此处打上断点
Console.ReadKey();
}
static void Method2()
{
secureString.AppendChar(
'l');
secureString.AppendChar(
'u');
secureString.AppendChar(
'm');
secureString.AppendChar(
'i');
secureString.AppendChar(
'n');
secureString.AppendChar(
'j');
secureString.AppendChar(
'i');
}
}

 

相同的方法,可以发现在进入Method2后,已经找不到对应的字符串了。但是,问题随之而来,核心数据的保存问题已经解决了,可是文本总是要取出来用的,只要取出来不是就会被发现吗。没错,这个问题没法避免,但是我们可以做到文本一使用完毕,就释放掉。

见如下代码:

代码
static void Method3()
{
secureString.AppendChar(
'l');
secureString.AppendChar(
'u');
secureString.AppendChar(
'm');
secureString.AppendChar(
'i');
secureString.AppendChar(
'n');
secureString.AppendChar(
'j');
secureString.AppendChar(
'i');
IntPtr addr
= Marshal.SecureStringToBSTR(secureString);
string temp = Marshal.PtrToStringBSTR(addr);
//使用该机密文本do something
///=======开始清理内存
//清理掉非托管代码中对应的内存的值
Marshal.ZeroFreeBSTR(addr);
//清理托管代码对应的内存的值(采用重写的方法)
int id = GetProcessID();
byte[] writeBytes = Encoding.Unicode.GetBytes("xxxxxx");
IntPtr intPtr
= Open(id);
unsafe
{
fixed (char* c = temp)
{
WriteMemory((IntPtr)c, writeBytes, writeBytes.Length);
}
}
///=======清理完毕
}

 

注意查看上文代码:

    IntPtr addr = Marshal.SecureStringToBSTR(secureString);
    string temp = Marshal.PtrToStringBSTR(addr);

这两行代码表示的就是将机密文本从secureString取出来,临时赋值给字符串temp。这就存在两个问题,第一行实际调用的是非托管代码,它在内存中也会存储一个“luminji”,第二行代码是在托管内存中存储一个“luminji”。这两段文本的释放方式是不一样的。前者,可以通过使用:

Marshal.ZeroFreeBSTR(addr);

进行释放。而托管内存中的文本,只能通过重写来完成(如上文中,就是重写成为无意义的“xxxxxx”)。

上段代码涉及到的几个方法如下:

代码
public static int GetProcessID()
{
Process p
= Process.GetCurrentProcess();
return p.Id;
}
public static IntPtr Open(int processId)
{
IntPtr hProcess
= IntPtr.Zero;
hProcess
= ProcessAPIHelper.OpenProcess(ProcessAccessFlags.All, false, processId);
if (hProcess == IntPtr.Zero)
throw new Exception("OpenProcess失败");
processInfo.hProcess
= hProcess;
processInfo.dwProcessId
= processId;
return hProcess;
}
public static int WriteMemory(IntPtr addressBase, byte[] writeBytes, int writeLength)
{
int reallyWriteLength = 0;
if (!ProcessAPIHelper.WriteProcessMemory(processInfo.hProcess, addressBase, writeBytes, writeLength, out reallyWriteLength))
{
//throw new Exception();
}
return reallyWriteLength;
}

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
internal struct PROCESS_INFORMATION
{
public IntPtr hProcess;
public IntPtr hThread;
public int dwProcessId;
public int dwThreadId;
}
[Flags]
enum ProcessAccessFlags : uint
{
All
= 0x001F0FFF,
Terminate
= 0x00000001,
CreateThread
= 0x00000002,
VMOperation
= 0x00000008,
VMRead
= 0x00000010,
VMWrite
= 0x00000020,
DupHandle
= 0x00000040,
SetInformation
= 0x00000200,
QueryInformation
= 0x00000400,
Synchronize
= 0x00100000
}
static class ProcessAPIHelper
{
[DllImport(
"kernel32.dll")]
public static extern IntPtr OpenProcess(ProcessAccessFlags dwDesiredAccess, [MarshalAs(UnmanagedType.Bool)] bool bInheritHandle, int dwProcessId);
[DllImport(
"kernel32.dll", SetLastError = true)]
public static extern bool WriteProcessMemory(IntPtr hProcess, IntPtr lpBaseAddress, byte[] lpBuffer, int nSize, out int lpNumberOfBytesWritten);
[DllImport(
"kernel32.dll", SetLastError = true)]
public static extern bool ReadProcessMemory(
IntPtr hProcess,
IntPtr lpBaseAddress,
[Out]
byte[] lpBuffer,
int dwSize,
out uint lpNumberOfBytesRead
);
[DllImport(
"kernel32.dll", SetLastError = true)]
[
return: MarshalAs(UnmanagedType.Bool)]
public static extern bool CloseHandle(IntPtr hObject);
}

 

 

总结:

1:机密文本使用System.Security.SecureString保存;

2:System.Security.SecureString被释放后使用Marshal.ZeroFreeBSTR清除在内存中的痕迹;

3:托管字符串只能使用重写内存进行清除;

有关利用sos.dll调试非托管代码,查看http://www.cnblogs.com/luminji/archive/2011/01/27/1946217.html

posted @ 2011-01-28 09:36 最课程陆敏技 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏
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