C# 将 SecureString 安全地转换为 UTF-8 byte[]

Question

我正在尝试进入 aSecureString的形式byte[]，我可以保持 GC 固定，以 UTF-8 格式编码。我已经成功地做到了这一点，但使用 UTF-16（默认编码），但我无法弄清楚如何进行编码转换，而 GC 没有机会在某处创建数据的托管副本（数据需要保持安全）。这是我到目前为止所拥有的（上下文：一种计算 SecureString 散列的算法）public static byte[] Hash(this SecureString secureString, HashAlgorithm hashAlgorithm){  IntPtr bstr = Marshal.SecureStringToBSTR(secureString);  int length = Marshal.ReadInt32(bstr, -4);  var utf16Bytes = new byte[length];  GCHandle utf16BytesPin = GCHandle.Alloc(utf16Bytes, GCHandleType.Pinned);  byte[] utf8Bytes = null;  try  {    Marshal.Copy(bstr, utf16Bytes, 0, length);    Marshal.ZeroFreeBSTR(bstr);    // At this point I have the UTF-16 byte[] perfectly.    // The next line works at converting the encoding, but it does nothing    // to protect the data from being spread throughout memory.    utf8Bytes = Encoding.Convert(Encoding.Unicode, Encoding.UTF8, utf16Bytes);    return hashAlgorithm.ComputeHash(utf8Bytes);  }  finally  {    if (utf8Bytes != null)    {      for (var i = 0; i < utf8Bytes.Length; i++)      {         utf8Bytes[i] = 0;      }    }    for (var i = 0; i < utf16Bytes.Length; i++)    {       utf16Bytes[i] = 0;    }    utf16BytesPin.Free();  }}进行此转换的最佳方法是什么，我是否尝试在正确的位置进行转换，或者我应该以某种方式更早地进行转换？通过完全跳过 UTF-16 byte[] 步骤，这可以提高内存效率吗？

Answer 1

我找到了一种方法来按照我想要的方式做到这一点。我这里的代码还没有完成（在失败的情况下需要更好的异常处理和内存管理），但这里是：

[DllImport("kernel32.dll")]

static extern void RtlZeroMemory(IntPtr dst, int length);

public unsafe static byte[] HashNew(this SecureString secureString, HashAlgorithm hashAlgorithm)

{

  IntPtr bstr = Marshal.SecureStringToBSTR(secureString);

  int maxUtf8BytesCount = Encoding.UTF8.GetMaxByteCount(secureString.Length);

  IntPtr utf8Buffer = Marshal.AllocHGlobal(maxUtf8BytesCount);

  // Here's the magic:

  char* utf16CharsPtr = (char*)bstr.ToPointer();

  byte* utf8BytesPtr  = (byte*)utf8Buffer.ToPointer();

  int utf8BytesCount = Encoding.UTF8.GetBytes(utf16CharsPtr, secureString.Length, utf8BytesPtr, maxUtf8BytesCount);

  Marshal.ZeroFreeBSTR(bstr);

  var utf8Bytes = new byte[utf8BytesCount];

  GCHandle utf8BytesPin = GCHandle.Alloc(utf8Bytes, GCHandleType.Pinned);

  Marshal.Copy(utf8Buffer, utf8Bytes, 0, utf8BytesCount);

  RtlZeroMemory(utf8Buffer, utf8BytesCount);

  Marshal.FreeHGlobal(utf8Buffer);

  try

  {

    return hashAlgorithm.ComputeHash(utf8Bytes);

  }

  finally

  {

    for (int i = 0; i < utf8Bytes.Length; i++)

    {

      utf8Bytes[i] = 0;

    }

    utf8BytesPin.Free();

  }

}

它依赖于获取指向原始 UTF-16 字符串和 UTF-8 缓冲区的指针，然后Encoding.UTF8.GetBytes(Char*, Int32, Byte*, Int32)用于将转换保留在非托管内存中。

Answer 2

有没有考虑GC.Collect()在获得hash后调用？

根据GC.Collect上的MSDN：

强制立即对所有代进行垃圾收集。使用此方法尝试回收所有无法访问的内存。它执行所有代的阻塞垃圾收集。

所有对象，无论它们在内存中的时间有多长，都被考虑收集；但是，不会收集托管代码中引用的对象。使用此方法强制系统尝试回收最大量的可用内存。

从我在您的代码中看到的，它不应该保留对转换中使用的对象的任何引用。这一切都应该由 GC 收集和处理。