Gewusst wie: Verschlüsseln von XML-Elementen mit symmetrischen Schlüsseln

Artikel
08/10/2011

Sie können die Klassen im System.Security.Cryptography.Xml-Namespace verwenden, um ein Element innerhalb eines XML-Dokuments zu verschlüsseln. Die XML-Verschlüsselung ermöglicht Ihnen das Speichern oder Transportieren von vertraulichen XML-Dokumenten, ohne befürchten zu müssen, dass die Daten einfach gelesen werden können. Diese Prozedur entschlüsselt ein XML-Element mithilfe des AES-Algorithmus (Advanced Encryption Standard), der auch unter dem Namen Rijndael bekannt ist.

Informationen zum Entschlüsseln eines XML-Elements, das mit dieser Prozedur verschlüsselt wurde, finden Sie unter Gewusst wie: Entschlüsseln von XML-Elementen mit symmetrischen Schlüsseln.

Sofern Sie einen symmetrischen Algorithmus wie AES zum Verschlüsseln von XML-Daten verwenden, müssen Sie für die Verschlüsselung den gleichen Schlüssel verwenden wie für die Entschlüsselung. Das Beispiel in dieser Prozedur setzt voraus, dass die verschlüsselte XML mit dem gleichen Schlüssel entschlüsselt wird und dass sich die Verantwortlichen für Verschlüsselung und Entschlüsselung gegenseitig über den zu verwendenden Algorithmus und Schlüssel verständigt haben. In diesem Beispiel wird der AES-Schlüssel nicht innerhalb der verschlüsselten XML gespeichert oder verschlüsselt.

Das Beispiel ist auf Situationen zugeschnitten, bei denen eine einzelne Anwendung Daten verschlüsseln muss. Diese Verschlüsselung geschieht mithilfe eines im Speicher befindlichen Sitzungsschlüssels oder mithilfe eines von einem Kennwort abgeleiteten starken kryptografischen Schlüssels. In Situationen, bei denen zwei oder mehr Anwendungen verschlüsselte XML-Daten gemeinsam verwenden müssen, empfiehlt sich die Verwendung eines Verschlüsselungsschemas, dem ein asymmetrischer Algorithmus oder ein X.509-Zertifikat zugrunde liegt.

So verschlüsseln Sie ein XML-Element mit einem symmetrischen Schlüssel

Generieren Sie mit der RijndaelManaged-Klasse einen symmetrischen Schlüssel. Dieser Schlüssel wird zum Verschlüsseln des XML-Elements verwendet.

Dim key As RijndaelManaged = Nothing

Try
    ' Create a new Rijndael key.
    key = New RijndaelManaged()

            RijndaelManaged key = null;

            try
            {
                // Create a new Rijndael key.
                key = new RijndaelManaged();

Erstellen Sie ein XmlDocument-Objekt, indem Sie eine XML-Datei von einem Datenträger laden. Das XmlDocument-Objekt enthält das XML-Element für die Verschlüsselung.

' Load an XML document.
Dim xmlDoc As New XmlDocument()
xmlDoc.PreserveWhitespace = True
xmlDoc.Load("test.xml")

                // Load an XML document.
                XmlDocument xmlDoc = new XmlDocument();
                xmlDoc.PreserveWhitespace = true;
                xmlDoc.Load("test.xml");

Suchen Sie das angegebene Element im XmlDocument-Objekt, und erstellen Sie ein neues XmlElement-Objekt, um das Element darzustellen, das Sie verschlüsseln möchten. In diesem Beispiel wird das "creditcard"-Element verschlüsselt.
```
Dim elementToEncrypt As XmlElement = Doc.GetElementsByTagName(ElementName)(0)
```
```
            XmlElement elementToEncrypt = Doc.GetElementsByTagName(ElementName)[0] as XmlElement;
```

Erstellen Sie eine neue Instanz der EncryptedXml-Klasse, und verwenden Sie diese Klasse zum Verschlüsseln von XmlElement mit dem symmetrischen Schlüssel. Die EncryptData-Methode gibt das verschlüsselte Element als Array von verschlüsselten Bytes zurück.

Dim eXml As New EncryptedXml()

Dim encryptedElement As Byte() = eXml.EncryptData(elementToEncrypt, Key, False)

            EncryptedXml eXml = new EncryptedXml();

            byte[] encryptedElement = eXml.EncryptData(elementToEncrypt, Key, false);

Erstellen Sie ein EncryptedData-Objekt, und füllen Sie es mit dem URL-Bezeichner des XML-Verschlüsselungselements. Dieser URL-Bezeichner teilt einem Entschlüssler mit, dass die XML ein verschlüsseltes Element enthält. Sie können das XmlEncElementUrl-Feld verwenden, um den URL-Bezeichner anzugeben.
```
Dim edElement As New EncryptedData()
edElement.Type = EncryptedXml.XmlEncElementUrl
```
```
            EncryptedData edElement = new EncryptedData();
            edElement.Type = EncryptedXml.XmlEncElementUrl;
```

Erstellen Sie ein EncryptionMethod-Objekt, das mit dem URL-Bezeichner des für die Generierung des Sitzungsschlüssels verwendeten kryptografischen Algorithmus initialisiert wird. Übergeben Sie das EncryptionMethod-Objekt an die EncryptionMethod-Eigenschaft.

Dim encryptionMethod As String = Nothing

If TypeOf Key Is TripleDES Then
    encryptionMethod = EncryptedXml.XmlEncTripleDESUrl
ElseIf TypeOf Key Is DES Then
    encryptionMethod = EncryptedXml.XmlEncDESUrl
End If
If TypeOf Key Is Rijndael Then
    Select Case Key.KeySize
        Case 128
            encryptionMethod = EncryptedXml.XmlEncAES128Url
        Case 192
            encryptionMethod = EncryptedXml.XmlEncAES192Url
        Case 256
            encryptionMethod = EncryptedXml.XmlEncAES256Url
    End Select
Else
    ' Throw an exception if the transform is not in the previous categories
    Throw New CryptographicException("The specified algorithm is not supported for XML Encryption.")
End If

edElement.EncryptionMethod = New EncryptionMethod(encryptionMethod)

            string encryptionMethod = null;

            if (Key is TripleDES)
            {
                encryptionMethod = EncryptedXml.XmlEncTripleDESUrl;
            }
            else if (Key is DES)
            {
                encryptionMethod = EncryptedXml.XmlEncDESUrl;
            }
            if (Key is Rijndael)
            {
                switch (Key.KeySize)
                {
                    case 128:
                        encryptionMethod = EncryptedXml.XmlEncAES128Url;
                        break;
                    case 192:
                        encryptionMethod = EncryptedXml.XmlEncAES192Url;
                        break;
                    case 256:
                        encryptionMethod = EncryptedXml.XmlEncAES256Url;
                        break;
                }
            }
            else
            {
                // Throw an exception if the transform is not in the previous categories
                throw new CryptographicException("The specified algorithm is not supported for XML Encryption.");
            }

            edElement.EncryptionMethod = new EncryptionMethod(encryptionMethod);

Fügen Sie die verschlüsselten Elementdaten dem EncryptedData-Objekt hinzu.

edElement.CipherData.CipherValue = encryptedElement

            edElement.CipherData.CipherValue = encryptedElement;

Ersetzen Sie das Element des ursprünglichen XmlDocument-Objekts durch das EncryptedData-Element.

EncryptedXml.ReplaceElement(elementToEncrypt, edElement, False)

            EncryptedXml.ReplaceElement(elementToEncrypt, edElement, false);

Beispiel

Imports System
Imports System.Xml
Imports System.Security.Cryptography
Imports System.Security.Cryptography.Xml




Module Program

    Sub Main(ByVal args() As String)
        Dim key As RijndaelManaged = Nothing

        Try
            ' Create a new Rijndael key.
            key = New RijndaelManaged()
            ' Load an XML document.
            Dim xmlDoc As New XmlDocument()
            xmlDoc.PreserveWhitespace = True
            xmlDoc.Load("test.xml")
            ' Encrypt the "creditcard" element.
            Encrypt(xmlDoc, "creditcard", key)

            Console.WriteLine("The element was encrypted")

            Console.WriteLine(xmlDoc.InnerXml)

            Decrypt(xmlDoc, key)

            Console.WriteLine("The element was decrypted")

            Console.WriteLine(xmlDoc.InnerXml)


        Catch e As Exception
            Console.WriteLine(e.Message)
        Finally
            ' Clear the key.
            If Not (key Is Nothing) Then
                key.Clear()
            End If
        End Try

    End Sub


    Sub Encrypt(ByVal Doc As XmlDocument, ByVal ElementName As String, ByVal Key As SymmetricAlgorithm)
        ' Check the arguments.  
        If Doc Is Nothing Then
            Throw New ArgumentNullException("Doc")
        End If
        If ElementName Is Nothing Then
            Throw New ArgumentNullException("ElementToEncrypt")
        End If
        If Key Is Nothing Then
            Throw New ArgumentNullException("Alg")
        End If
        ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''
        ' Find the specified element in the XmlDocument
        ' object and create a new XmlElemnt object.
        ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''
        Dim elementToEncrypt As XmlElement = Doc.GetElementsByTagName(ElementName)(0)

        ' Throw an XmlException if the element was not found.
        If elementToEncrypt Is Nothing Then
            Throw New XmlException("The specified element was not found")
        End If

        ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''
        ' Create a new instance of the EncryptedXml class 
        ' and use it to encrypt the XmlElement with the 
        ' symmetric key.
        ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''
        Dim eXml As New EncryptedXml()

        Dim encryptedElement As Byte() = eXml.EncryptData(elementToEncrypt, Key, False)
        ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''
        ' Construct an EncryptedData object and populate
        ' it with the desired encryption information.
        ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''
        Dim edElement As New EncryptedData()
        edElement.Type = EncryptedXml.XmlEncElementUrl
        ' Create an EncryptionMethod element so that the 
        ' receiver knows which algorithm to use for decryption.
        ' Determine what kind of algorithm is being used and
        ' supply the appropriate URL to the EncryptionMethod element.
        Dim encryptionMethod As String = Nothing

        If TypeOf Key Is TripleDES Then
            encryptionMethod = EncryptedXml.XmlEncTripleDESUrl
        ElseIf TypeOf Key Is DES Then
            encryptionMethod = EncryptedXml.XmlEncDESUrl
        End If
        If TypeOf Key Is Rijndael Then
            Select Case Key.KeySize
                Case 128
                    encryptionMethod = EncryptedXml.XmlEncAES128Url
                Case 192
                    encryptionMethod = EncryptedXml.XmlEncAES192Url
                Case 256
                    encryptionMethod = EncryptedXml.XmlEncAES256Url
            End Select
        Else
            ' Throw an exception if the transform is not in the previous categories
            Throw New CryptographicException("The specified algorithm is not supported for XML Encryption.")
        End If

        edElement.EncryptionMethod = New EncryptionMethod(encryptionMethod)
        ' Add the encrypted element data to the 
        ' EncryptedData object.
        edElement.CipherData.CipherValue = encryptedElement
        ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''
        ' Replace the element from the original XmlDocument
        ' object with the EncryptedData element.
        ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''
        EncryptedXml.ReplaceElement(elementToEncrypt, edElement, False)

    End Sub 'Encrypt


    Sub Decrypt(ByVal Doc As XmlDocument, ByVal Alg As SymmetricAlgorithm)
        ' Check the arguments.  
        If Doc Is Nothing Then
            Throw New ArgumentNullException("Doc")
        End If
        If Alg Is Nothing Then
            Throw New ArgumentNullException("Alg")
        End If
        ' Find the EncryptedData element in the XmlDocument.
        Dim encryptedElement As XmlElement = Doc.GetElementsByTagName("EncryptedData")(0)

        ' If the EncryptedData element was not found, throw an exception.
        If encryptedElement Is Nothing Then
            Throw New XmlException("The EncryptedData element was not found.")
        End If


        ' Create an EncryptedData object and populate it.
        Dim edElement As New EncryptedData()
        edElement.LoadXml(encryptedElement)
        ' Create a new EncryptedXml object.
        Dim exml As New EncryptedXml()


        ' Decrypt the element using the symmetric key.
        Dim rgbOutput As Byte() = exml.DecryptData(edElement, Alg)
        ' Replace the encryptedData element with the plaintext XML element.
        exml.ReplaceData(encryptedElement, rgbOutput)
    End Sub
End Module

using System;
using System.Xml;
using System.Security.Cryptography;
using System.Security.Cryptography.Xml;


namespace CSCrypto
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            RijndaelManaged key = null;

            try
            {
                // Create a new Rijndael key.
                key = new RijndaelManaged();
                // Load an XML document.
                XmlDocument xmlDoc = new XmlDocument();
                xmlDoc.PreserveWhitespace = true;
                xmlDoc.Load("test.xml");

                // Encrypt the "creditcard" element.
                Encrypt(xmlDoc, "creditcard", key);

                Console.WriteLine("The element was encrypted");

                Console.WriteLine(xmlDoc.InnerXml);

                Decrypt(xmlDoc, key);

                Console.WriteLine("The element was decrypted");

                Console.WriteLine(xmlDoc.InnerXml);

                
            }
            catch (Exception e)
            {
                Console.WriteLine(e.Message);
            }
            finally
            {
                // Clear the key.
                if (key != null)
                {
                    key.Clear();
                }
            }

        }

        public static void Encrypt(XmlDocument Doc, string ElementName, SymmetricAlgorithm Key)
        {
            // Check the arguments.  
            if (Doc == null)
                throw new ArgumentNullException("Doc");
            if (ElementName == null)
                throw new ArgumentNullException("ElementToEncrypt");
            if (Key == null)
                throw new ArgumentNullException("Alg");

            ////////////////////////////////////////////////
            // Find the specified element in the XmlDocument
            // object and create a new XmlElemnt object.
            ////////////////////////////////////////////////
            XmlElement elementToEncrypt = Doc.GetElementsByTagName(ElementName)[0] as XmlElement;
            // Throw an XmlException if the element was not found.
            if (elementToEncrypt == null)
            {
                throw new XmlException("The specified element was not found");

            }

            //////////////////////////////////////////////////
            // Create a new instance of the EncryptedXml class 
            // and use it to encrypt the XmlElement with the 
            // symmetric key.
            //////////////////////////////////////////////////

            EncryptedXml eXml = new EncryptedXml();

            byte[] encryptedElement = eXml.EncryptData(elementToEncrypt, Key, false);
            ////////////////////////////////////////////////
            // Construct an EncryptedData object and populate
            // it with the desired encryption information.
            ////////////////////////////////////////////////

            EncryptedData edElement = new EncryptedData();
            edElement.Type = EncryptedXml.XmlEncElementUrl;

            // Create an EncryptionMethod element so that the 
            // receiver knows which algorithm to use for decryption.
            // Determine what kind of algorithm is being used and
            // supply the appropriate URL to the EncryptionMethod element.

            string encryptionMethod = null;

            if (Key is TripleDES)
            {
                encryptionMethod = EncryptedXml.XmlEncTripleDESUrl;
            }
            else if (Key is DES)
            {
                encryptionMethod = EncryptedXml.XmlEncDESUrl;
            }
            if (Key is Rijndael)
            {
                switch (Key.KeySize)
                {
                    case 128:
                        encryptionMethod = EncryptedXml.XmlEncAES128Url;
                        break;
                    case 192:
                        encryptionMethod = EncryptedXml.XmlEncAES192Url;
                        break;
                    case 256:
                        encryptionMethod = EncryptedXml.XmlEncAES256Url;
                        break;
                }
            }
            else
            {
                // Throw an exception if the transform is not in the previous categories
                throw new CryptographicException("The specified algorithm is not supported for XML Encryption.");
            }

            edElement.EncryptionMethod = new EncryptionMethod(encryptionMethod);

            // Add the encrypted element data to the 
            // EncryptedData object.
            edElement.CipherData.CipherValue = encryptedElement;

            ////////////////////////////////////////////////////
            // Replace the element from the original XmlDocument
            // object with the EncryptedData element.
            ////////////////////////////////////////////////////
            EncryptedXml.ReplaceElement(elementToEncrypt, edElement, false);
        }

        public static void Decrypt(XmlDocument Doc, SymmetricAlgorithm Alg)
        {
            // Check the arguments.  
            if (Doc == null)
                throw new ArgumentNullException("Doc");
            if (Alg == null)
                throw new ArgumentNullException("Alg");

            // Find the EncryptedData element in the XmlDocument.
            XmlElement encryptedElement = Doc.GetElementsByTagName("EncryptedData")[0] as XmlElement;

            // If the EncryptedData element was not found, throw an exception.
            if (encryptedElement == null)
            {
                throw new XmlException("The EncryptedData element was not found.");
            }

            
            // Create an EncryptedData object and populate it.
            EncryptedData edElement = new EncryptedData();
            edElement.LoadXml(encryptedElement);

            // Create a new EncryptedXml object.
            EncryptedXml exml = new EncryptedXml();
            

            // Decrypt the element using the symmetric key.
            byte[] rgbOutput = exml.DecryptData(edElement, Alg);

            // Replace the encryptedData element with the plaintext XML element.
            exml.ReplaceData(encryptedElement, rgbOutput);

        }

    }


}

Dieses Beispiel setzt voraus, dass eine Datei mit dem Namen "test.xml" im gleichen Verzeichnis wie das kompilierte Programm vorhanden ist. Vorausgesetzt wird auch, dass "test.xml" ein "creditcard"-Element enthält. Sie können die folgende XML in eine Datei mit dem Namen test.xml einfügen und mit diesem Beispiel verwenden.

<root>
    <creditcard>
        <number>19834209</number>
        <expiry>02/02/2002</expiry>
    </creditcard>
</root>

Kompilieren des Codes

Um dieses Beispiel zu kompilieren, müssen Sie einen Verweis auf System.Security.dll einfügen.
Fügen Sie die folgenden Namespaces hinzu: System.Xml, System.Security.Cryptography und System.Security.Cryptography.Xml.

Sicherheit

Speichern Sie einen kryptografischen Schlüssel nie im Nur-Text-Format, bzw. übertragen Sie einen Schlüssel nie im Nur-Text-Format zwischen Computern. Verwenden Sie stattdessen für das Speichern von kryptografischen Schlüsseln einen sicheren Schlüsselcontainer.

Wenn Sie einen kryptografischen Schlüssel nicht mehr benötigen, entfernen Sie ihn aus dem Speicher, indem Sie jedes Byte auf 0 (null) festlegen, oder indem Sie die Clear-Methode der verwalteten Kryptografieklasse aufrufen.

Siehe auch

Freigeben über

Gewusst wie: Verschlüsseln von XML-Elementen mit symmetrischen Schlüsseln

So verschlüsseln Sie ein XML-Element mit einem symmetrischen Schlüssel

Beispiel

Kompilieren des Codes

Sicherheit

Siehe auch

Aufgaben

Referenz

Weitere Ressourcen

Zusätzliche Ressourcen