ASP.NET 2.0：保护连接字符串及其它设置信息(转载)

ASP.NET应用程序的设置信息通常都存储在一个名为Web.config 的XML文件里。在教程的前面部分我们已经好几次修改过Web.config文件了.比如 在第一章，我们创建名为Northwind的数据集时，数据库连接字符串信息自动的添 加到Web.config文件的<connectionStrings>节点.再后来，在第3章里，我 们手动更新了Web.config文件，添加了一个<pages>元素，对所有的 ASP.NET页面运用DataWebControls主题.

由于Web.config文件包含了敏感 的信息，比如连接字符串.所以确保Web.config文件内容的安全性是很重要的，对 未经授权的访问者应隐藏这些敏感信息.默认情况下，对.config后缀名的文件的 任何HTTP请求都由ASP.NET引擎来处理，它将返回“This type of page is not served”的信息，如图1所示.这意味着访问者无法通过在其浏览器的地 址栏键入‘http://www.YourServer.com/Web.config’来访问你的 Web.config文件.

图1：通过浏览器访问Web.config将返回“This type of page is not served”的信息

但是如果某个攻击者找到其它方法来访问你的 Web.config文件的内容又怎么办呢？他会做怎样的修改？我们又采取怎样的步骤 来保护Web.config文件的这些信息呢？幸运的是，Web.config文件的绝大多数节 点并不包含敏感信息.如果攻击者知道你的ASP.NET页面使用的默认的主题的名字 又会搞哪些破坏呢？

Web.config文件的某些节点包含了敏感信息，比如： connection strings, user names, passwords, server names, encryption keys等等.我们能在下面的这些节点找到这些信息：

.<appSettings>
.<connectionStrings>
.<identity>
.<sessionState>

在本文我们 将考察保护这些敏感信息的技术.就像我们将看到的那样，.NET Framework 2.0版 本包含了一个保护配置系统，我们可以使用它很容易地对选定的配置节点进行加 密和解密.

注意：

在本文结尾部分，我们将看到微软对从一个 ASP.NET应用程序连接到数据库时的建议.除了对连接字符串进行加密外，我们还 可以连接到一个处于“安全模式”的数据库使你的系统更强 大.

第一步：考察ASP.NET 2.0的保护配置选项

ASP.NET 2.0包含一 个保护配置系统以对配置信息进行加密和解密.这些方法包含在.NET Framework， 可用来编程加密和解密配置信息.该保护配置系统使用provider model模式.它允 许开发者选择执行哪种加密.

.NET Framework包含了2种protected configuration providers：

.RSAProtectedConfigurationProvider ：加 密和解密时使用不对称RSA运算法则(RSA algorithm)

.DPAPIProtectedConfigurationProvider:加密和解密时使用Windows Data Protection API (DPAPI)

由于保护配置系统执行的是provider design模式，因此我们可以创建自己的protected configuration provider并运 用到自己的程序里.具体过程可参阅文章《Implementing a Protected Configuration Provider》(http://msdn2.microsoft.com/en- us/library/wfc2t3az(VS.80).aspx)

RSA providers 和 DPAPI providers 在加密和解密时使用“密匙”(keys)，这些“密匙”可以 存储在“机器级”(Machine-level)和“用户级”(user- level).机器级密匙在这种情况下很理想：每个web应用程序都运行在自己专有的 服务器上，或某个服务器上的多个应用程序共享同样的加密信息.而用户级密匙在 共享服务器环境里是比较理想的安全选择.此时，同服务器上的其它程序不能对你 加密的配置信息进行解密.

本教程的示例将使用DPAPI provider和机器级 密匙.具体来说，我们将对Web.config文件里的<connectionStrings>节点 进行加密.对RSA provider以及用户级密匙的更多信息请参考本文结束部分的外延 阅读资料.

注意：

RSAProtectedConfigurationProvider 和DPAPIProtectedConfigurationProvider providers在machine.config文件里被分别组册成RsaProtectedConfigurationProvider 和DataProtectionConfigurationProvider。当我们对配置信息进行加密或解密时我们需要提供相应的provider名称(即RsaProtectedConfigurationProvider 或 DataProtectionConfigurationProvider)；而不是实际的类型名(即RSAProtectedConfigurationProvider 和 DPAPIProtectedConfigurationProvider). 你可以在$WINDOWS$\Microsoft.NET\Framework\version\CONFIG文件夹里找到machine.config文件.

第二步：通过编程加密和解密配置节点

使用某个provider， 我们只需要很少的几行代码就可以对某个配置节点加密或解密.这些代码仅仅需要 引用相应的配置节点，调用其ProtectSection 或 UnprotectSection方法，再调 用Save方法来执行.另外，.NET Framework包含了一个很有用的命令行功能来进行 加密和解密，我们将在第3步考察该功能.

为了便于演示，我们需要创建一 个包含按钮的ASP.NET页面，以便于对Web.config文件的 <connectionStrings>节点进行加密和解密.

打开AdvancedDAL文件 夹里的EncryptingConfigSections.aspx页面，拖一个TextBox控件到页面，设其 ID为WebConfigContents；TextMode属性为MultiLine；Width和Rows属性分别为 95% 和 15.该TextBox控件用于显示Web.config文件的内容，以查看其内容是否已 经加密了.当然，在现实程序里，我们不可能将Web.config文件的内容显示出 来.

在该TextBox控件下面添加2个Button控件，ID分别为 EncryptConnStrings 和 DecryptConnStrings；设其Text属性为“Encrypt Connection Strings” 和 “Decrypt Connection Strings”.

此时你的界面看起来和下面的差不多：

图2：在页面上添加一个TextBox控件和2个Button控件

接下来， 在页面初次登录时我们需要在ID为WebConfigContents的TextBox控件里将 Web.config文件的内容显示出来。在页面的后台类里添加如下的代码，该代码添 加了一个名为DisplayWebConfig的方法，在Page_Load事件处理器里，当 Page.IsPostBack 为 false时便调用该方法:

protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)
{
　　// On the first page visit, call DisplayWebConfig method
　　if (! Page.IsPostBack)
　　　　DisplayWebConfig();
}

private void DisplayWebConfig()
{
　　// Reads in the contents of Web.config and displays them in the TextBox
　　 StreamReader webConfigStream =
　　　　File.OpenText(Path.Combine (Request.PhysicalApplicationPath, "Web.config"));
　　 string configContents = webConfigStream.ReadToEnd();
　　 webConfigStream.Close();

　　WebConfigContents.Text = configContents;
}

该DisplayWebConfig方法调用File class类来打开应用程序的Web.config文件；调用StreamReader class类将内容读 入一个字符串；再调用Path class类来获取Web.config文件的物理地址.这3个类 都位于System.IO命名空间. 所以我们应该在后台类的顶部添加using System.IO 声明，又或者在这些类的前面添加“System.IO.”前缀.

接下 来，我们需要为这2个按钮的Click事件添加事件处理器，在一个DPAPI provider 里使用机器级密匙对<connectionStrings>节点进行加密和解密.在设计器 里，双击这2个按钮以添加Click事件处理器，添加如下代码：

protected void EncryptConnStrings_Click(object sender, EventArgs e)
{
　　// Get configuration information about Web.config
　　Configuration config =
　　　　 WebConfigurationManager.OpenWebConfiguration (Request.ApplicationPath);

　　// Let's work with the <connectionStrings> section
　　ConfigurationSection connectionStrings = config.GetSection ("connectionStrings");
　　if (connectionStrings != null)
　　　　// Only encrypt the section if it is not already protected
　　　　if (! connectionStrings.SectionInformation.IsProtected)
　　　　{
　　　　　　// Encrypt the <connectionStrings> section using the
　　　　　　// DataProtectionConfigurationProvider provider
　　　　　　connectionStrings.SectionInformation.ProtectSection(
　　　　　　　　"DataProtectionConfigurationProvider");
　　　　　　config.Save();

　　　　　　// Refresh the Web.config display
　　　　　　DisplayWebConfig();
　　　　} 
}

protected void DecryptConnStrings_Click(object sender, EventArgs e)
{
　　// Get configuration information about Web.config
　　Configuration config =
　　　　 WebConfigurationManager.OpenWebConfiguration (Request.ApplicationPath);

　　// Let's work with the <connectionStrings> section
　　ConfigurationSection connectionStrings =
　　　　config.GetSection ("connectionStrings");
　　if (connectionStrings != null)
　　　　// Only decrypt the section if it is protected
　　　　if (connectionStrings.SectionInformation.IsProtected)
　　 　　{
　　　　　　// Decrypt the <connectionStrings> section
　　　　　　 connectionStrings.SectionInformation.UnprotectSection();
　　　　 　　config.Save();

　　　　　　// Refresh the Web.config display
　　　　　　DisplayWebConfig();
　　　　}
}

这2个按钮的事件处理器的代码几乎是一样的.它们一开始都通过 WebConfigurationManager class类的OpenWebConfiguration方法获取当前应用程 序的Web.config文件的信息. 该方法根据指定的有效路径返回web配置文件。接下 来，再通过Configuration class类的GetSection(sectionName)方法访问 Web.config文件的<connectionStrings>节点.该方法返回一个 ConfigurationSection对象.　

该ConfigurationSection对象包含了一个 SectionInformation属性，用来阐述加密节点的其它相关信息. 就像上面的代码 显示的那样，我们通过查看SectionInformation的IsProtected属性来判断是否对 配置节点进行了加密.此外，还可以通过SectionInformation的ProtectSection (provider) 和 UnprotectSection方法对节点进行加密或解 密.

ProtectSection(provider)方法有一个字符串类型的输入参数，该参 数指定了用来加密的protected configuration provider的名称。在 EncryptConnString按钮的事件处理器里，我们将 “DataProtectionConfigurationProvider”传递给ProtectSection (provider)方法，因此指明了用到的是DPAPI provider.而UnprotectSection方法 可以确定加密时用到的provider，因此不需要任何的输入参数.

调用 ProtectSection(provider) 或 UnprotectSection方法后，我还必须调用 Configuration对象的Save method方法来进行具体的操作. 一旦完成加密或解密 并保存后，我们调用DisplayWebConfig方法将更新后的Web.config文件的内容上 传到TextBox控件.

键入上述代码后，在浏览器里测试 EncryptingConfigSections.aspx页面，最开始你将看到页面将Web.config文件的 <connectionStrings>节点的内容以纯文本的形式展示出来.

图3：显示<connectionStrings>节点的内容

现在，点击 “Encrypt Connection Strings”按钮，如果“请求确认 ”(request validation)处于激活状态的话，回传页面时将抛出一个 HttpRequestValidationException异常，显示一个消息：“A potentially dangerous Request.Form value was detected from the client.”。这个 Request validation，在ASP.NET 2.0里默认为处于激活状态，禁止服务器接受含 有未编码的HTML的内容，它被设计来保护服务器免受注入式脚本的攻击.可以从页 面或应用程序来禁止该功能.我们在该页禁用它，在页面声明代码的顶部的的 @Page标记里ValidateRequest设置为false，如下：

<%@ Page ValidateRequest="False" ... %>

在禁用该功能后 ，再次点击“Encrypt Connection Strings”按钮，页面回传后就可 以访问配置文件了，并用DPAPI provider对<connectionStrings>节点进行 加密. TextBox控件然后将Web.config文件更新后的内容显示出来，如图4所示， <connectionStrings>节点的信息现在已经被加密了.

图4：点击“Encrypt Connection Strings”按钮对 <connectionString>节点进行加密

在加密前，我暂时地将 <CipherData>元素里的内容转移了：

<connectionStrings
　　 configProtectionProvider="DataProtectionConfigurationProvider" ;>
　<EncryptedData>
　　<CipherData>
　 　　 <CipherValue>AQAAANCMnd8BFdERjHoAwE/...zChw==</CipherValue> 
　　</CipherData>
　</EncryptedData>
</connectionStrings>

注意：

<connectionStrings>元素指定了用来加密的provider(即 DataProtectionConfigurationProvider).当点击“Decrypt Connection Strings”按钮时UnprotectSection方法将会用到该信息.对于加密的连接字 符串，系统可以自动的对其解密.简而言之，我们不需要再对加密的 <connectionString>节点添加任何其它的代码。我们来做个验证，打开以 前的教程，比如(~/BasicReporting/SimpleDisplay.aspx页面)，如图5所示，页 面像我们期望的那样工作正常，这就表明了经过加密的连接字符串被ASP.NET页面 自动解密了.

图5：数据访问层自动解密连接字符串信息

为将加密的 <connectionStrings>节点恢复到纯文本样式，点击“Decrypt Connection Strings”按钮。页面回传后，你将看到Web.config文件里的连 接字符串恢复到纯文本样式.此时，屏幕开起来像是最初登录的样子(见图3)

第三步：用aspnet_regiis.exe对配置节点进行加密

.NET Framework包含了很多的命令行工具，可以在$WINDOWS$\Microsoft.NET\Framework\version\ folder文件夹里找到这些工具.以第 61章《Using SQL Cache Dependencies》为例，我们用aspnet_regsql.exe命令行 工具为SQL缓存依赖添加里必要的体系结构.该文件夹里的另一个有用的工具是 ASP.NET IIS Registration tool (aspnet_regiis.exe). 就像其名字暗示的那样 ，这个ASP.NET IIS Registration工具主要用来在微软专业Web server，IIS上注 册ASP.NET 2.0应用程序.

除了其与IIS相关的属性外，该ASP.NET IIS Registration工具也可以对Web.config文件的配置节点进行加密和解密. 下面的 是使用aspnet_regiis.exe命令行工具对配置节点加密的常规代码：

aspnet_regiis.exe -pef section physical_directory -prov provider

其中section是要加密的配置节点(比如 “connectionStrings”)；physical_directory 为web应用程序根节 点的完整物理路径；provider是用到的protected configuration provider的名 称(比如“DataProtectionConfigurationProvider”). 另外，如果你 将web应用程序在IIS里进行了注册了的话，你就可以用相当路径来代替绝对路径 ：

aspnet_regiis.exe -pe section -app virtual_directory -prov provider

下面为使用aspnet_regiis.exe的例子，它用DPAPI provider， 机器级密匙，对<connectionStrings>节点进行加密：

aspnet_regiis.exe -pef
"connectionStrings" "C:\Websites\ASPNET_Data_Tutorial_73_CS"
-prov "DataProtectionConfigurationProvider"

类似的，该 aspnet_regiis.exe命令行工具也可以用来解密配置节点，不过我们要将-pef替换 成-pdf或-pd。当然，解密时不需要指定provider名 称.

aspnet_regiis.exe -pdf section physical_directory
　-- or --
aspnet_regiis.exe -pd section -app virtual_directory

注意：

由于我们使用的是DPAPI provider，它使用的密匙是又电脑指定的，所以你必须在存储web页面的同一台电 脑上运行aspnet_regiis.exe工具. 比如，你在本地电脑上运行这个命令行，然后 又将加了密的连接字符串上载到另一个服务器上，该服务器就无法对其进行解密 ，因为加密的密匙是在本地电脑上指定的.如果是使用RSA provider的话就不存在 这种局限性，因为RSA provider可以将密匙(RSA keys)传递给另一台电 脑.

理解Database Authentication Options

在任何应用程序向 Microsoft SQL Server数据库发出SELECT,INSERT,UPDATE,或DELETE请求之前，数 据库首先要确定请求者的身份.该过程可分为2种验证模式：authentication 和 SQL Server provides:

.Windows Authentication：在Visual Studio 2005的ASP.NET Development Server里运行一个ASP.NET应用程序时,ASP.NET应用程序假定身份(identity)为当前登录用户。而如果运行在Microsoft Internet Information Server (IIS)上的话，ASP.NET应用程序假定身份(identity)为domainName\MachineName or domainName\NETWORK SERVICE,，虽然这些都可以用户定制.

.SQL Authentication：验证的时候需要提供用户ID和password，使 用SQL authentication的话，可以由连接字符串来提供ID和password.

一 般使用Windows authentication模式，因为其更安全.在Windows authentication 模式下，连接字符串不需要用户名和密码，并且如果web服务器和数据库服务器分 属不同的电脑的话，(credentials)认证在网络间传输时并不以纯文本格式传输. 而如果是SQL authentication模式的话，将对连接字符串进行硬编码，且认证在 web服务器和数据库服务器之间以纯文本格式进行传输.

本教程使用的是 Windows authentication.我们可以通过连接字符串来查看到底使用的是哪种认证 。本教程的Web.config文件的连接字符串如下：

Data Source=.\SQLEXPRESS; AttachDbFilename=|DataDirectory|\NORTHWND.MDF; Integrated Security=True; User Instance=True

术语 “Integrated Security=True”，以及缺少用户名和密码都表明我们 使用的是Windows authentication模式。不过在一些连接字符串里用术语 “Trusted Connection=Yes” 或 “Integrated Security=SSPI”来替换“Integrated Security=True”, 不过 它们都表明使用的是Windows authentication.

下面的代码显示使用的是 SQL authentication：

Server=serverName; Database=Northwind; uid=userID; pwd=password

假想某个攻击者可以查看你的应用程序的 Web.config文件。如果你使用的是SQL authentication模式通过Internet连接到 数据库，攻击者可以利用连接字符串通过SQL Management Studio或他自己网站上 的ASP.NET页面连接到你的数据库.为降低风险，我们需要对Web.config文件的连 接字符串进行加密.

注意：

关于SQL Server里不同认证模式的更多 信息应参阅文章《Building Secure ASP.NET Applications: Authentication, Authorization, and Secure Communication》 (http://msdn2.microsoft.com/en-us/library/aa302392.aspx);关于Windows 和 SQL authentication不同之处的更多示例，应参阅ConnectionStrings.com网 站.

结语：

默认情况下，ASP.NET应用程序里的所有以.config为后 缀的文件都不能通过浏览器访问.这是因为这些文件可能包含了一些敏感信息，比 如：数据库连接字符串、用户名和密码等。 .NET 2.0包含的保护配置系统可以通 过对指定的配置节点进行加密来加以保护.有2种内置的protected configuration providers:一个使用RSA运算法则，而另一个使用Windows Data Protection API (DPAPI).

本文考察了使用DPAPI provider来对配置信息进行加密和解密. 我们可以通过编程的方式，就像在第2步探讨的那样；也可以通过使用 aspnet_regiis.exe命令行工具，就像在第3步探讨的那样。关于使用RSA provider及用户级密匙的更多信息请参考本文的外延阅读.

祝编程快乐！

作者简介

Scott Mitchell，著有六本ASP/ASP.NET方面的书，是 4GuysFromRolla.com的创始人，自1998年以来一直应用 微软Web技术。Scott是个 独立的技术咨询顾问，培训师，作家，最近完成了将由Sams出版社出版的新作， 24小时内精通ASP.NET 2.0。他的联系电邮为mitchell@4guysfromrolla.com，也 可以通过他的博客http://ScottOnWriting.NET与他联系。