最近の Webサービス の流れとして HTTPS対応 が当たり前になってきたので、SSL/TLS化 を考えようと思ったのですが… 公開鍵関連はよく分からなくなるので、概要だけを本記事まとめました。

この記事では 公開鍵基盤 において環境構築に関する全体像をざっくりとつかみます。 その上で、具体的な手順は個別に関連記事へのリンクを掲載しているのでそちらを参照すると理解しやすくなっていると思います。

証明書ファイル形式

証明書ファイルは「 [規格] × [エンコード] 」の組み合わせで決まるようです。 以下に載せる拡張子は「エンコード形式」ベースで記載しているので、中身（規格）については考慮していません。 エンコード方法の違いなので、基本は相互に変換可能です。

CA構築 と ルート証明書登録

CAサーバー構築からクライアントにルート証明書登録するまでの概略です。

1. CAサーバー構築

   • CAサーバー構築時には以下のような公開鍵と秘密鍵のペアを作成します。

     公開鍵

     ca_cert.pem

     秘密鍵

     ca_key.pem

   • 秘密鍵作成時、 CN には FQDN を指定します。

2. クライアントにルート証明書登録

   • 公開鍵 ca_cert.pem の拡張子を書き換えて ca_cert.cer にして登録します。

関連記事

• Windows Servier 2012 で 証明書サービス(認証局) の 構築
• Active Directory 証明書サービス(AD CA) の ルート証明書 を エクスポート する 方法
• 信頼されたルート証明機関 に 電子証明書 を インポート する方法

サーバー証明書要求作成 と 署名

CAサーバー構築が完了している前提で、SSL/TLS化 (HTTPS化) したいサーバーで 証明書要求(CSR) を作成するところから署名された公開鍵を登録するところまでの概略です。

1. サーバー側で証明書要求 (CSR) 作成

   • SSL/TLS化したいサーバーで以下のような証明書要求(CSR) と 秘密鍵を作成します。

     証明書要求 (CSR)

     server_csr.pem

     秘密鍵

     server_key.pem

2. CAサーバー側で証明書要求(CSR) に署名
   • 受領した証明書要求(CSR)に署名して公開鍵を作成します。

     公開鍵

     server_cert.pem

3. サーバー側に公開鍵登録
   • 受領した署名済み公開鍵をWebサーバーに登録します。

関連記事

• IIS で SSL/TLS を AD CA 発行の証明書 で 設定 する方法
• IIS で SSL/TLS を 自己署名入り証明書 で 設定 する方法

参考記事

• Qiita - RSA鍵、証明書のファイルフォーマットについて
• MSDN - 証明書のファイル形式
• デジタル証明書の仕組み
• Wiki - X.509
• Wiki - X.690

Node.js + Express + Passport + MongoDB を利用したユーザー認証 および アクセス制御 の実装を行ってみます。 今回は3画面作成するので、少し前置き（全体像）から入っていきます。

概要

今回は認証認可処理の基本的な実装として、以下のようなフローを実現したいと思います。 作成する画面、画面遷移、機能は以下のようなものになります。 …なんだかんだと書いていますが、作成するのは「機能一覧」にある機能を実装していきます。

フロー

画面一覧

画面遷移

機能一覧

プロジェクト準備

フォルダ構成

<PROJECT_ROOT>
│  .bowerrc
│  app.js
│  bower.json
│  package.json
│
├─models
│      user.js
│
├─node_modules
│  ├─body-parser
│  ├─connect-flash
│  ├─cookie-parser
│  ├─express-session
│  ├─mongoose
│  ├─passport
│  └─passport-local
│
├─public
│  └─third_party
│      ├─bootstrap
│      ├─font-awesome
│      └─jquery
│
└─views
    ├─account
    │      login.ejs
    │      profile.ejs
    │
    └─home
            index.ejs

初期化

npm と bower を使うので、まずはそれぞれ初期化（npm init , bower init）します。 bower については保存先を /public/third_party/ 配下としたいので .bowerrc ファイルも作成します。

.bowerrc

{
  "directory": "public/third_party"
}

詳しくは以下のページに記載していますので、参照してください。

• Node.js プロジェクト の 作成
• Node.js プロジェクト に Bower 設定 を 追加する

パッケージの追加

利用するパッケージおよびそれぞれの依存関係は以下の通りです。 記載のモジュールを一通り取り込んでおきます。

npm

bower

データベース作成

スキーマ

id と email が意味合いとして重複してそうですが…以下のようなスキーマを考えます。

sample

user

{
    "id":       String,
    "email":    String,
    "name":     String,
    "password": String,
    "role":     String
}

データ作成

サンプルデータとして投入するユーザーは、ユーザー名:tanaka@sample.com 、 パスワード:password 、ロール：group1 のユーザーです。 その他は使っていないので適当です。

> use sample

> db.createCollection("user");

> db.user.insert({
...   id: "tanaka",
...   email: "tanaka@sample.com",
...   name: "tanaka",
...   password: "password",
...   role: "group1"
... })

Webアプリケーション作成

アプリケーションルート作成 ( /app.js )

var express = require("express");
var cookieParser = require("cookie-parser");
var bodyParser = require("body-parser");
var flash = require("connect-flash");
var session = require("express-session");
var mongoose = require("mongoose");
var passport = require("passport");
var LocalStrategy = require("passport-local").Strategy;
var User = require("./models/user.js");

// MongoDB 接続先設定
mongoose.connect("mongodb://localhost/sample");

// passport が ユーザー情報をシリアライズすると呼び出されます
passport.serializeUser(function (id, done) {
    done(null, id);
});

// passport が ユーザー情報をデシリアライズすると呼び出されます
passport.deserializeUser(function (id, done) {
    User.findById(id, (error, user) => {
        if (error) {
            return done(error);
        }
        done(null, user);
    });
});

// passport における具体的な認証処理を設定します。
passport.use(
    "local-login",
    new LocalStrategy({
        usernameField: "username",
        passwordField: "password",
        passReqToCallback: true
    }, function (request, username, password, done) {
        process.nextTick(() => {
            User.findOne({ "email": username }, function (error, user) {
                if (error) {
                    return done(error);
                }
                if (!user || user.password != password) {
                    return done(null, false, request.flash("message", "Invalid username or password."));
                }
                // 保存するデータは必要最低限にする
                return done(null, user._id);
            });
        });
    })
);

// 認可処理。指定されたロールを持っているかどうか判定します。
var authorize = function (role) {
    return function (request, response, next) {
        if (request.isAuthenticated() &&
            request.user.role === role) {
            return next();
        }
        response.redirect("/account/login");
    };
};

// express の実態 Application を生成
var app = express();

// テンプレートエンジンを EJS に設定
app.set("views", "./views");
app.set("view engine", "ejs");

// ミドルウェアの設定
app.use(bodyParser.json());
app.use(bodyParser.urlencoded({ extended: true }));
app.use(cookieParser());
app.use(flash());
app.use("/public", express.static("public"));

// passport設定
app.use(session({ secret: "some salt", resave: true, saveUninitialized: true }));
app.use(passport.initialize());
app.use(passport.session());

// ルーティング設定
app.use("/", (function () {
    var router = express.Router();
    router.get("/home/index", function (request, response) {
        response.render("./home/index.ejs");
    });
    router.get("/account/login", function (request, response){
        response.render("./account/login.ejs", { message: request.flash("message") });
    });
    router.post("/account/login", passport.authenticate(
            "local-login", {
                successRedirect: "/account/profile",
                failureRedirect: "/account/login"
            }));
    router.post("/account/logout", authorize("group1"), function (request, response){
        request.logout();
        response.redirect("/home/index");
    });
    router.get("/account/profile", authorize("group1"), function (request, response){
        response.render("./account/profile.ejs");
    });
    return router;
})());

// サーバーをポート 3000 で起動
app.listen(3000);

アプリケーションルートの実装。 本記事の主題になるところなので、ポイントになる箇所をピックアップして説明していきます。

L12: mongoose.connect()

MongoDB への接続を設定します。 接続先はテスト用なので ホスト が local 、 データベース が sample となっています。 ここではサンプルなので接続文字列をべた書きにしていますが、本来は設定ファイルとして切り出した方が良いと思います。

L15-17, L20-27: passport.serializeUser(), passport.deserializeUser()

passport.js は cookie に ユーザー情報を保存するときシリアライズを行って保存しています。 これらのメソッドはコールバックで、それぞれシリアライズしたときに呼び出し、デシリアライズしたときに呼び出しとなっています。 よく見る記事ではデシリアライズする際（＝ユーザー認証が終わった後にアクセスされた場合）、データベースからユーザー情報を取り直して再設定しているコードをよく見ます。

L30-50: passport.use()

第1引数にはあとからストラテジーを呼び出すために使う一意な名前を指定します（今回のサンプルだと L96 で passport.authenticate() の引数に指定している）。 第2引数にはストラテジーを指定します。 第2引数に、今回は一番よくつかわれると思われる LocalStrategy を指定します。 この LocalStrategy はインスタンス生成時に2津引数を取ります。 1つ目にはログイン画面のフォームに指定しているユーザー名およびパスワードのテキストボックスの名前を指定します。 usernameField には ユーザー名を示すテキストボックスの名前を、 passwordField には パスワード を示す テキストボックスの名前を指定します。 2つ目は認証処理を定義します。 mongoose を利用してユーザーを検索して存在しておりパスワードが一致しているかどうかをチェックします。 認証出来たら必要なデータだけに絞って done() へ引き渡します。 ここで渡した値は passport.serializeUser() のコールバックの第1引数にわたっていきます。

L53-61: authorize()

認可処理を実現するための補助関数を定義します。 利用方法は Express のミドルウェアとして認可処理が必要な処理の手前に差し込みます。 今回のサンプルであれば POST: /account/logout 、 GET: /account/profile に挿入しています。

L78-80: app.use()

passport を利用できるように express のミドルウェアとして追加します。 passport は express-session を利用しているので、session() → passport.initialize() → passport.session() の順で追加します。

L91-95: router.post("/account/login", ...)

ログイン処理を定義します。 passport.authenticate() にストラテジー名を指定することで実現できます。

L96-99: router.post("/account/logout", ...)

ログアウト処理を定義します。 ログアウトは request.logout() で行えます。

ユーザーモデル作成 ( /models/user.js )

var mongoose = require("mongoose");

var schema = mongoose.Schema({
    "id":       String,
    "email":    String,
    "name":     String,
    "password": String,
    "role":     String
});

module.exports = mongoose.model("User", schema, "user");

トップ画面作成 ( /views/home/index.ejs )

<!DOCTYPE html>
<html lang="ja">
  <head>
    <%- include("../_head.ejs", {title: "/home/index"}) %>
  </head>
  <body>

    <%- include("../_nav.ejs") %>

    <div class="container">
      <div class="starter-template">
        <h1>Authenticate / Authorize Sample Project</h1>
        <p class="lead"><br>
          This sample use Node.js, Express, Passport, MongoDB.
          You can learn how to build authn/authz function.
        </p>
        <p class="lead">
          <a type="button" class="btn btn-primary btn-lg" href="/account/login">Sign-in</a>
        </p>
      </div>
    </div><!-- /.container -->
 
    <%- include("../_scripts.ejs") %>
  </body>
</html>

ログイン画面作成 ( /views/account/login.ejs )

<!DOCTYPE html>
<html lang="ja">
  <head>
    <%- include("../_head.ejs", {title: "/account/login"}) %>
  </head>
  <body>

    <%- include("../_nav.ejs") %>

    <div class="container">
      <div class="col-sm-offset-3 col-sm-6">
        <h1><i class="fa fa-sign-in"></i> Login</h1>
        <div class="panel panel-default">
          <div class="panel-body">
            <form class="form-horizontal" method="POST" action="/account/login">
              <div class="form-group">
                <label for="username" class="col-sm-4 control-label">User Name</label>
                <div class="col-sm-8">
                  <input type="text" class="form-control" id="username" name="username" />
                </div>
              </div>
              <div class="form-group">
                <label for="password" class="col-sm-4 control-label">Password</label>
                <div class="col-sm-8">
                  <input type="password" class="form-control" id="password" name="password" />
                </div>
              </div>
              <div class="form-group">
                <div class="col-sm-offset-4 col-sm-8">
                  <input type="submit" class="btn btn-default btn-lg" value="Sign-in" />
                </div>
              </div>
              <% if (message && message.length !== 0) {%>
              <div class="alert alert-danger" role="alert">
                <i class="fa fa-"></i>
                <span class="sr-only">ERROR: </span>
                <%= message %>
              </div>
              <%}%>
            </form>
          </div>
        </div>
      </div>
    </div><!-- /.container -->
 
    <%- include("../_scripts.ejs") %>
  </body>
</html>

ユーザー名、パスワードを示すテキストボックスの名前は app.js 中の usernameField および passwordField に一致させます。 エラーメッセージは message として受け取るので、存在していれば表示するようにします。

プロフィール画面作成 ( /views/home/profile.ejs )

<!DOCTYPE html>
<html lang="ja">
  <head>
    <%- include("../_head.ejs", {title: "/account/login"}) %>
  </head>
  <body>

    <%- include("../_nav.ejs") %>

    <div class="container">
      <div class="col-sm-offset-3 col-sm-6">
        <h1><i class="fa fa-user"></i> profile page</h1>
        <table class="table table-bordered">
        <% for (var key in user) { %>
          <tr>
            <th class="col-sm-3"><%= key %></th>
            <td class="col-sm-9"><%= user[key] %></td>
          </tr>
        <% }%>
        </table>
        <form class="text-right" method="POST" action="/account/logout">
          <input type="submit" class="btn btn-default btn-lg" value="sign-out" />
        </form>
      </div>
    </div><!-- /.container -->
 
    <%- include("../_scripts.ejs") %>
  </body>
</html>

ログアウトは POST: /account/logout なので、フォームで呼び出すように実装します。

テスト

ここまでくればアプリは完成しているので実際に実行してみます。 Visual Studio Code であれば F5 でデバッグ実行します。

デバッグ実行状態でブラウザを立ち上げて //localhost:3000/home/index へアクセスするとトップ画面が表示します。 ログイン画面へ移動して tanaka@sample.com / password でログインします。 きっとうまく動くハズ…

参考記事

• Passport.js
• scotch.io - Easy Node Authentication: Setup and Local
• RisingStack Engineering - Node Hero - Node.js Authentication using Passport.js
• CenturyLink - Build User Authentication with Node.js, Express, Passport, and MongoDB
• Kikuchy's Second Memory - Express + Passport でお手軽ユーザー認証

AES暗号 を 利用して暗号化および復号を行うとき、具体的にどのようなコードを実装すればよいかをまとめてみました。 暗号技術の詳細には触れず、実装する場合にどうしたら良いか、という観点でまとめました。

概要

"AES暗号" は 共通鍵暗号 の一種です。 学術的な詳細は分かりませんが… "DES暗号" よりは安全な暗号方法です。

AES暗号の仕様として以下のルールが決まっているので、利用する際は設定を間違えないように気を付けます。

ブロック長

128bit

鍵長

128／192／256bit

実際に実装で利用する共通鍵は「IV (Initialize Vector/初期化ベクタ)」と「Key (鍵)」の2項目になります。 これらを公開鍵暗号等であらかじめ交換しておきます。

共通鍵

• IV
• Key

鍵作成

鍵（IV、Key）の生成は何もしなければ自動生成されます。 生成された鍵はプロパティから取得できます。 また、手動で鍵を生成したい場合は Rfc2898DeriveBytes クラス を利用します。

自動生成

using System;
using System.Security.Cryptography;

public void CreateKey1(out string iv, out string key)
{
    var BLOCK_SIZE = 128;   // 128bit 固定
    var KEY_SIZE = 128;     // 128/192/256bit から選択

    // AES暗号サービスを生成
    var csp = new AesCryptoServiceProvider();
    csp.BlockSize = BLOCK_SIZE;
    csp.KeySize = KEY_SIZE;
    csp.Mode = CipherMode.CBC;
    csp.Padding = PaddingMode.PKCS7;

    // IV および 鍵 を自動生成
    csp.GenerateIV();
    csp.GenerateKey();

    // 鍵を出力；
    iv = Convert.ToBase64String(csp.IV);
    key = Convert.ToBase64String(csp.Key);
}

手動生成

using System;
using System.Security.Cryptography;

public void CreateKey2(string ivPassword, out string iv, string keyPassword, out string key)
{
    var BLOCK_SIZE = 128;   // 128bit 固定
    var KEY_SIZE = 128;     // 128/192/256bit から選択

    // IV を生成
    var rfcBlock = new Rfc2898DeriveBytes(ivPassword, BLOCK_SIZE / 8);
    var arrBlock = rfcBlock.GetBytes(BLOCK_SIZE / 8);
    iv = Convert.ToBase64String(arrBlock);

    // Key を生成
    var rfcKey = new Rfc2898DeriveBytes(keyPassword, KEY_SIZE / 8);
    var arrKey = rfcKey.GetBytes(KEY_SIZE / 8);
    key = Convert.ToBase64String(arrKey);
}

暗号化

上述の 鍵生成 で生成した IV および Key を利用して文字列を暗号化します。

using System;
using System.IO;
using System.Security.Cryptography;

public string Encrypt(string plainText, string iv, string key)
{
    var cipherText = string.Empty;

    var BLOCK_SIZE = 128;   // 128bit 固定
    var KEY_SIZE = 128;     // 128/192/256bit から選択

    var csp = new AesCryptoServiceProvider();
    csp.BlockSize = BLOCK_SIZE;
    csp.KeySize = KEY_SIZE;
    csp.Mode = CipherMode.CBC;
    csp.Padding = PaddingMode.PKCS7;
    csp.IV = Convert.FromBase64String(iv);
    csp.Key = Convert.FromBase64String(key);

    using (var outms = new MemoryStream())            
    using (var encryptor = csp.CreateEncryptor())
    using (var cs = new CryptoStream(outms, encryptor, CryptoStreamMode.Write))
    using (var writer = new StreamWriter(cs))
    {
        writer.Write(plainText);
        cipherText = Convert.ToBase64String(outms.ToArray());
    }

    return cipherText;
}

復号

上述の 鍵生成 で生成した IV および Key を利用して、 暗号化 で暗号化した文字列を復号します。

using System;
using System.IO;
using System.Security.Cryptography;

public string Decrypt(string cipherText, string iv, string key)
{
    var plainText = string.Empty;

    var BLOCK_SIZE = 128;   // 128bit 固定
    var KEY_SIZE = 128;     // 128/192/256bit から選択

    var csp = new AesCryptoServiceProvider();
    csp.BlockSize = BLOCK_SIZE;
    csp.KeySize = KEY_SIZE;
    csp.Mode = CipherMode.CBC;
    csp.Padding = PaddingMode.PKCS7;
    csp.IV = Convert.FromBase64String(iv);
    csp.Key = Convert.FromBase64String(key);

    using (var inms = new MemoryStream(Convert.FromBase64String(cipherText)))
    using (var decryptor = csp.CreateDecryptor())
    using (var cs = new CryptoStream(inms, decryptor, CryptoStreamMode.Read))
    using (var reader = new StreamReader(cs))
    {
        plainText = reader.ReadToEnd();
    }

    return plainText;
}

[おまけ] サンプルコード

鍵生成、暗号化、複合をまとめて利用しやすくしたサンプルコードを以下に掲載します。 基本的にはコピペで動きます。

AesCryptgraphy.cs

using System;
using System.IO;
using System.Security.Cryptography;

public class AesCryptgraphy
{
    /// <summary>
    /// AesCryptgraphy クラスのインスタンスを初期化します。
    /// </summary>
    public AesCryptgraphy()
    {
        this.BlockSize = 128;
        this.KeySize = 256;
    }

    /// <summary>
    /// キー長を指定して AesCryptgraphy クラス のインスタンスを初期化します。
    /// </summary>
    /// <param name="keySize"></param>
    public AesCryptgraphy(int keySize)
    {
        this.BlockSize = 128;
        this.KeySize = KeySize;
    }

    /// <summary>
    /// ブロック長を取得または設定します。
    /// ※値は 128bit 固定です。
    /// </summary>
    public int BlockSize { get; set; }

    /// <summary>
    /// キー長を取得または設定します。
    /// ※値は 128 / 192 / 256 bit から選択します。
    /// </summary>
    public int KeySize { get; set; }

    /// <summary>
    /// 共通鍵（IV, キー）を自動生成します。
    /// </summary>
    /// <param name="iv">IV</param>
    /// <param name="key">キー</param>
    public void CreateKey(out string iv, out string key)
    {
        // AES暗号サービスを生成
        var csp = new AesCryptoServiceProvider();
        csp.BlockSize = this.BlockSize;
        csp.KeySize = this.KeySize;
        csp.Mode = CipherMode.CBC;
        csp.Padding = PaddingMode.PKCS7;

        // IV および 鍵 を自動生成
        csp.GenerateIV();
        csp.GenerateKey();

        // 鍵を出力；
        iv = Convert.ToBase64String(csp.IV);
        key = Convert.ToBase64String(csp.Key);
    }

    /// <summary>
    /// 共通鍵を派生させるパスワードを指定して共通鍵（IV, キー）を生成します。
    /// </summary>
    /// <param name="ivPassword">IVを派生させるパスワード</param>
    /// <param name="iv">IV</param>
    /// <param name="keyPassword">キーを派生させるパスワード</param>
    /// <param name="key">キー</param>
    public void CreateKey(string ivPassword, out string iv, string keyPassword, out string key)
    {
        // IV を生成
        var rfcBlock = new Rfc2898DeriveBytes(ivPassword, this.BlockSize / 8);
        var arrBlock = rfcBlock.GetBytes(this.BlockSize / 8);
        iv = Convert.ToBase64String(arrBlock);

        // Key を生成
        var rfcKey = new Rfc2898DeriveBytes(keyPassword, this.KeySize / 8);
        var arrKey = rfcKey.GetBytes(this.BlockSize / 8);
        key = Convert.ToBase64String(arrKey);
    }

    /// <summary>
    /// IV、キーを指定して文字列の暗号化を行います。
    /// </summary>
    /// <param name="plainText">暗号化したい文字列</param>
    /// <param name="iv">IV</param>
    /// <param name="key">キー</param>
    /// <returns>暗号化された文字列</returns>
    public string Encrypt(string plainText, string iv, string key)
    {
        var cipherText = string.Empty;

        var csp = new AesCryptoServiceProvider();
        csp.BlockSize = this.BlockSize;
        csp.KeySize = this.KeySize;
        csp.Mode = CipherMode.CBC;
        csp.Padding = PaddingMode.PKCS7;
        csp.IV = Convert.FromBase64String(iv);
        csp.Key = Convert.FromBase64String(key);

        using (var outms = new MemoryStream())            
        using (var encryptor = csp.CreateEncryptor())
        using (var cs = new CryptoStream(outms, encryptor, CryptoStreamMode.Write))
        {
            using (var writer = new StreamWriter(cs))
            {
                writer.Write(plainText);
            }
            cipherText = Convert.ToBase64String(outms.ToArray());
        }

        return cipherText;
    }

    /// <summary>
    /// IV、キーを指定して暗号化された文字列の複合を行います。
    /// </summary>
    /// <param name="cipherText">暗号化された文字列</param>
    /// <param name="iv">IV</param>
    /// <param name="key">キー</param>
    /// <returns>復号された文字列</returns>
    public string Decrypt(string cipherText, string iv, string key)
    {
        var plainText = string.Empty;

        var csp = new AesCryptoServiceProvider();
        csp.BlockSize = this.BlockSize;
        csp.KeySize = this.KeySize;
        csp.Mode = CipherMode.CBC;
        csp.Padding = PaddingMode.PKCS7;
        csp.IV = Convert.FromBase64String(iv);
        csp.Key = Convert.FromBase64String(key);

        using (var inms = new MemoryStream(Convert.FromBase64String(cipherText)))
        using (var decryptor = csp.CreateDecryptor())
        using (var cs = new CryptoStream(inms, decryptor, CryptoStreamMode.Read))
        using (var reader = new StreamReader(cs))
        {
            plainText = reader.ReadToEnd();
        }

        return plainText;
    }
}

参考記事

• HIBARA Software - C#（.NET Framework）のAESを使ってファイルを暗号化してみる
• @IT - 第3回　AES暗号化
• DOBON.NET - パスワードで文字列を暗号化する
• MSDN - Rfc2898DeriveBytes クラス
• MSDN - AesCryptoServiceProvider クラス

ここでは 公開鍵暗号 で利用される RSA暗号 を C# で実際に利用するサンプルを掲載します。 あくまで暗号の利用に注目しての記事とするので、通信等のやり取りに関しては割愛します。

目次

• 鍵生成
• 暗号化
• 復号

鍵生成

RSA暗号では最初に公開鍵と秘密鍵のペアを作成します。 作成した公開鍵を利用して暗号化されたデータは秘密鍵によってのみ復号できます。 C# の RSACryptoServiceProvider を利用する場合、以下のようなパラメータが出力されます。

公開鍵

• Modulus　（法）
• Exponent　（指数）

秘密鍵

• Modulus　（法）
• Exponent　（指数）
• P
• Q
• DP
• DQ
• InverseQ
• D

※ 秘密鍵は公開鍵（Modulus、Exponent）を含んだものになっています。

鍵の生成

単純な鍵生成を行いたい場合、引数なしでインスタンス生成することで新規鍵を生成できます。 以下のサンプルコードでは鍵サイズを指定してインスタンス生成しています。

using System.Security.Cryptography;

private void CreateKey()
{
    // 新規鍵の設定
    var size = 1024;

    // 新規鍵の生成
    var csp = new RSACryptoServiceProvider(size);

    // 公開鍵をXMLで取得
    var publickKey = csp.ToXmlString(false);

    // 秘密鍵をXMLで取得
    var privateKey = csp.ToXmlString(true);
}

一度生成した鍵の保存、取り出し、削除

一度生成した鍵を保存して再利用する場合、キー コンテナ― を利用します。 生テキストでどこかに保存するのは非推奨なので止めてください。 キー コンテナ― に保存する場合は KeyContainerName を指定して RSACryptoServiceProvider を生成します。 キー コンテナ― から削除する場合も KeyContainerName を指定して 削除 を行います。

using System.Security.Cryptography;

/// <summary>
/// キーコンテナー名を指定して新規RSA鍵を生成します。
/// </summary>
/// <param name="keyContainerName">キーコンテナ―名</param>
/// <summary>
private void CreateKey(string keyContainerName)
{
    // 新規鍵の設定
    var size = 1024;
    var parameters = new CspParameters()
    {
        KeyContainerName = keyContainerName
    };

    // 新規鍵の生成
    var csp = new RSACryptoServiceProvider(size, parameters);

    // 公開鍵をXMLで取得
    var publickKey = csp.ToXmlString(false);

    // 秘密鍵をXMLで取得
    var privateKey = csp.ToXmlString(true);
}

/// キーコンテナ―名を指定してRSA鍵を削除します。
/// </summary>
/// <param name="keyContainerName">キーコンテナ―名</param>
private void DeleteKey(string keyContainerName)
{
    // コンテナ―名の指定
    var parameters = new CspParameters()
    {
        KeyContainerName = keyContainerName
    };

    // キーコンテナ―から鍵を削除
    using (var csp = new RSACryptoServiceProvider(parameters))
    {
        csp.PersistKeyInCsp = false;
        csp.Clear();
    }
}

暗号化

using System;
using System.Security.Cryptography;
using System.Text;

/// <summary>
/// 公開鍵を指定して暗号化します。
/// </summary>
/// <param name="publicKey">公開鍵を表すXML文字列</param>
/// <param name="data">暗号化したい文字列</param>
/// <returns>暗号化された文字列</returns>
public string Encrypt(string publicKey, string data)
{
    // RSA暗号化サービスのインスタンスを準備
    var csp = new RSACryptoServiceProvider();
    csp.FromXmlString(publicKey);

    // 暗号化
    var encryptedData = csp.Encrypt(Encoding.UTF8.GetBytes(data), false);

    // Base64エンコードした文字列を返却
    return Convert.ToBase64String(encryptedData);
}

複合

using System;
using System.Security.Cryptography;
using System.Text;

/// <summary>
/// 秘密鍵を指定して復号します。
/// </summary>
/// <param name="privateKey">秘密鍵</param>
/// <param name="data">復号したい文字列</param>
/// <returns>復号された文字列</returns>
private string Decrypt(string privateKey, string data)
{
    // RSA暗号化サービスのインスタンスを準備
    var csp = new RSACryptoServiceProvider();
    csp.FromXmlString(privateKey);

    // 復号
    var decryptedData = csp.Decrypt(Convert.FromBase64String(data), false);

    // UTF8に戻して返却
    return Encoding.UTF8.GetString(decryptedData);
}

参考記事

• MSDN - RSACryptoServiceProvider クラス
• dobon.net - 公開鍵暗号方法で暗号化する

暗号 と ハッシュ を混同して話しをする人がいて大変気になるので調査結果含めてまとめてみたいと思います。 まぁ、結局のところ暗号化とハッシュ化の違いは複合できるか復号できないかの違いなんですが…。

• 暗号化：決まった規則に従ってデータを可逆変換する
• ハッシュ化：決まった規則に従って一定長のデータに不可逆変換する

目次

• 暗号化 とは
• ハッシュ化 とは

暗号化 とは

特徴

暗号化とは、データを決まった規則に従って組み換えること。 暗号化されたデータは復号できることが特徴になります。

用途

通信途中で第三者に盗み見られたり改竄されたくないデータ通信に用いられます。

実装例

共通鍵、公開鍵がWEBでよく見かける実装例になると思います。 具体的には以下のようなアルゴリズムが該当します。

• RSA暗号
• ECDH暗号

• AES
• RC2
• DES

ハッシュ化 とは

特徴

ハッシュ関数を利用して不可逆な一定長の値を求めること。 不可逆なので元の値を取り出すことはできません。 データを一定長の値に変換するため、場合によっては異なるデータから同じ一定長の値が算出される場合があります（＝衝突、コリジョン）。

用途

パスワードの保存等、復元の必要がない用途での利用を行います。

実装例

• MD5
• SHA-1

Webアプリケーションを開発するとよく見かける脆弱性に CSRF (Cross-Site Request Forgery、クロスサイトリクエストフォージェリ) があります。 簡単には「ユーザーが予期しない処理を実行させようとする攻撃」といったところでしょうか。 その対策の１つに「正規の操作が行われていることを示すトークンを記述、検証する方法」があります。 ここでは、CSRFの詳細は記載せず、 ASP.NET MVC において、トークンを用いた CSRF対策 を実装する実例をまとめてみました。

目次

• 注意すべき処理
• CSRF対策 で利用する クラス、メソッド
• CSRF対策 の 実装例
• CSRF対策 ができているか テスト

注意すべき処理

基本的に読み取り、表示以外は CSRF の危険性がないか注意すべき処理だと思います。

注意すべき処理

• データ作成/登録 (Create)
• データ更新 (Update)
• データ削除 (Delete)

"データ" の 具体例

• アカウント
• カート
• 記事
• 帳票
• 伝票

これらは組み合わせで考えられるので、例えば「アカウント作成/登録」、「帳票更新」、「伝票削除」といった感じの処理において注意します。 ここで挙げている "データ" 例 は世の中で考えられる一部の事象なので、各開発においてあてはめてみてください。

CSRF対策 で利用する クラス、メソッド

CSRF対策で利用するクラス、メソッドは以下の2種類です。

• HtmlHelper.AntiForgeryToken
• ValidateAntiForgeryTokenAttribute

cshtml 上に HtmlHelper.AntiForgeryToken でトークンを埋め込み、 cs 上の ValidateAntiForgeryTokenAttribute でトークンを確認するように実装します。 これにより、予期しない経路から処理が割り込まれた時、トークンが存在しないので拒否できるようになります。

CSRF対策 の 実装例

今回は、アカウントの新規作成処理において、CSRF対策を施す例を載せます。 アカウント新規作成は /Account/Create で実行できるようにしたいと思います。

作成するファイルは以下に示す 4ファイル です。

• AccountController.cs はビューの表示と登録処理(CSRF対策用のトークンを検証)を行います。
• AccountModel.cs は新規アカウント作成で登録するデータモデルです。
• Complete.cshtml は登録完了画面です。
• Create.cshtml は登録画面(CSRF対策用のトークンを埋め込み)です。

CSRF対策 として重要な実装は Create.cshtml （トークンの埋め込み） と AccountController.cs （トークンの検証） になります。

AccountController.cs

namespace WebApplication.Controllers
{
    using System.Web.Mvc;
    using WebApplication.Models;

    /// <summary>
    /// アカウントに関する処理を行います
    /// </summary>
    public class AccountController : Controller
    {
        /// <summary>
        /// アカウント新規作成画面を表示します
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public ActionResult Create()
        {
            return this.View();
        }

        /// <summary>
        /// アカウント新規作成処理を実行します
        /// </summary>
        /// <param name="model"></param>
        /// <returns></returns>
        [HttpPost()]
        [ValidateAntiForgeryToken()]
        public ActionResult Create(AccountModel model)
        {
            // ...登録しようとしているアカウント情報が登録可能かどうか判定する処理...

            // ...DBへ登録等の処理...

            // 登録完了画面を表示
            return this.View("Complete");
        }

        /// <summary>
        /// 処理完了画面を表示します
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public ActionResult Complete()
        {
            return this.View();
        }
    }
}

AccountController.cs では CSRF対策 用 のトークンを検証する仕組みを実装します。 具体的には 26行目にある [ValidateAntiForgeryToken()] を記載することで、トークンが正しいものかどうかが検証されます。 正しいトークンが含まれていなければ、不正な処理として例外を発生させます。 例外処理がされてなければ、500 Internal Server Error としてレスポンスが返ってきます。

AccountController.cs

namespace WebApplication.Models
{
    public class AccountModel
    {
        /// <summary>
        /// アカウントIDを取得または設定します。
        /// </summary>
        public string Id { get; set; }

        /// <summary>
        /// アカウントパスワード取得または設定します。
        /// </summary>
        public string Password { get; set; }
    }
}

今回はシンプルに Id と パスワード のみ登録するようなモデルを実装しています。

Create.cshtml

@model WebApplication.Models.AccountModel

@{
    ViewBag.Title = "Create Account";
}

<h2>Create Account</h2>

@using (Html.BeginForm("Create", "Account", FormMethod.Post, new { @class = "form-horizontal" }))
{
    @Html.AntiForgeryToken()

    <div class="form-group">
        <label for="id" class="col-sm-2 control-label">ID</label>
        <span>@Html.TextBoxFor(m => m.Id, new { @class = "form-control" })</span>
    </div>    
    <div class="form-group">
        <label for="password" class="col-sm-2 control-label">Password</label>
        <span>@Html.PasswordFor(m => m.Password, new { @class = "form-control" })</span>
    </div>
    <div class="form-group">
        <span class="col-sm-offset-2"><input type="submit" class="btn btn-default" value="登録" /></span>
    </div>
}

Create.chstml では CSRF対策用の トークン を埋め込みます。 具体的には 11行目 にある @Html.AntiForgeryToken() を記載することで、トークンを埋め込むことができます。

Create.cshtml

@{
    ViewBag.Title = "Complete";
}

<h2>Complete</h2>

結果表示だけなので、特に何も実装はありません。。

CSRF対策 ができているか テスト

正常な経路のテスト

まずは正常な経路で動作することを確認します。

1. /Account/Create へアクセスし、入力欄を埋めて、「登録」ボタンを押下します
   

   

2. /Account/Complete へ遷移します
   

   

不正な経路のテスト

次に画面を介さず、いきなりアカウント作成を実行するような経路（不正な経路）をテストします。 具体的には Fiddler を利用して、直接アカウント作成するような経路をテストしてみます。

1. Fidler の Composer タブ で遷移先のURLである POST: /Account/Create を入力します
   

   

2. 「Execute」ボタンを押下します
   

   

3. レスポンスをみると、エラーが返ってきていることが確認できます
   

   

参考記事

• IPA - 第4章 セッション対策 リクエスト強要（CSRF）対策

守る資産、脆弱性、脅威の３つが揃ったとき、そこにセキュリティリスクが発生します。 ここでは、脆弱性を減らすことで、セキュリティリスクの低減を図る方法を示します。 具体的にここでは、JavaScript の サニタイジング を行うことで XSS(クロスサイトスクリプティング) を防ぐ方法をみていきます。

目次

• 警戒すべき出力地点
• サニタイズ の 対象文字列
• サニタイズ の 方法
• 何が問題なのか

JavaScript を用いて クロスドメイン で リクエストを行いたいと思うと、 "同一制限元ポリシー(Same Origin Policy)" に引っかかります。 そもそもその制約にある背景は何か…といったところから、制約内容、制約の例外、制約の回避についてまとめました。

• 制約する理由
• 制約の内容
• 制約の例外
• 制約の回避

制約する理由

クロスサイトリクエストフォージェリ（CSRF）対策。 悪意あるサイトからの不正な要求を拒否するため。

制約の回避方法を見ていてもそうですが、信頼できるサーバーかのリクエストしか受け付けないようになっているようです。