迄今为止讨论的所有XML签名特性在.NET Framework 1.x和2.0中都可用。XML加密和X.509证书集成对于版本2.0而言是新增特性。通过X.509证书集成，可以更容易地将X.509证书用于XML签名。通过新增的X509CertificateEx类和相关的类，可以更容易地操纵和使用证书，并且XML签名对象模型在适当的时候使用这些类。在本文的结尾，我们将对X.509集成进行更详细的讨论。XML加密是另外一个W3C标准。正如XML签名指定了有关创建XML形式的数字签名的格式和处理模型一样，XML加密对如何加密XML形式的数据进行了标准化。XML数字签名是通过SignedXml类驱动的，而XML加密是使用新的EncryptedXml类执行的。尽管XML加密可以用来加密任意数据，但它最常用于加密其他XML。当以这种方式使用时，您将在文档的加密方式上拥有很多的灵活性。例如，可以用不同的密钥加密XML文档的不同节点，同时将某些节点保留为明文。而且，由于用EncryptedXml类加密某些内容会产生XML，因此您甚至可以加密已经加密的结果，该过程称为“超级加密”。让我们考察一下一些已经加密的XML（参见图9）。一件可以立刻注意到的有趣的事情是，XML加密标准对某些元素（包括KeyInfo元素）使用XML签名命名空间。
一个简单的文档：
Hello
World
经过加密的文档：
>
图9 加密前后的XML文档
EncryptedData是通过加密XML生成的根元素，并且它包含有关数据的所有信息。EncryptedData包含三个主要的子元素：EncryptionMethod指定用来加密数据的算法；KeyInfo元素提供有关使用哪个密钥来解密数据的信息；CipherData或CipherReference元素则包含实际的加密信息。EncryptionMethod元素指定用来加密和解密密码数据的算法，这些算法由URI指定，就像XML签名标准一样。EncryptionMethod同时用于加密数据和加密密钥，但并非每个算法都可以同时用于这两个场合。图10显示了每个算法可以用在哪个场合。请注意，高级加密标准（Advanced Encryption Standard，AES）还可用于192位和128位密码；您只需在URI中更改密钥大小。
| EncryptedXml类的URI属性 | 加密数据 | 加密密钥 | |
| AES | XmlEncAES256Url | √ | |
| XmlEncAES256KeyWrapUrl | √ | ||
| DES | XmlEncDESUrl | √ | |
| TripleDES | XmlEncTripleDESUrl | √ | |
| XmlEncTripleDESKeyWrapUrl | √ | ||
| RSA | XmlEncRSA1_5Url | √ |
图10 使用加密算法的场合
在加密或解密任何数据之前，加密引擎需要知道应当使用哪个密钥来加密和解密。可以用两种方式标识密钥，最容易的方式是为该密钥分配一个名称，并且在KeyInfo元素内部放置一个KeyName元素。解密文档的应用程序可以获得KeyName标记，并提供与给定的名称相匹配的密钥。该应用程序不仅提供密钥的名称，还可以将密钥作为EncryptedKey直接嵌入到KeyInfo元素中。EncryptedKey与EncryptedData包含相同的元素：加密方法、用来解密该密钥的密钥以及构成加密密钥的密码数据。加密密钥通常与命名密钥结合使用，以作为随机会话密钥。首先，生成一个随机会话密钥并使用它来加密XML；然后，用需要解密文档的众所周知的命名密钥加密会话密钥本身；最后，将该命名密钥插入到加密会话密钥的KeyInfo元素中，并且将该加密会话密钥附加到加密数据中。图9中的示例说明了这一点。XML数据的加密方法是256位的AES，而AES算法的密钥也已经被加密。EncryptedKey元素包含有关如何加密AES算法的密钥的信息，在该示例中，它是使用名为recipients_public_key的RSA密钥加密的。使用XML加密的应用程序必须将该名称映射到实际的密钥。
可以将实际的加密数据嵌入到EncryptedData元素中，或者将其放到单独的位置，然后从EncryptedData中引用它。如果要将密码数据直接放到EncryptedData中，则会将其作为Base64编码的二进制文件放到CipherData元素中。图9中的示例使用了一个CipherData元素。另一个方案是将加密数据放到EncryptedData元素外部。可以将密码文本放在从该文档中的另一个元素到远程Web站点的任何位置。在这两种情况下，都将使用CipherReference元素而不是CipherData元素（参见图11）。
| CipherReference的位置 | URI格式 | 密码文本格式 |
| 相同文档中 | #order | Base64字符串 |
| 远程Web站点 | http://www.example.com/order.bin | 二进制 |
图11 CipherReferences
对远程Web站点的CipherReferences提出了一个有趣的安全方案。在解密XML的过程中，解密引擎必须转到任意Web站点并下载密码文本。由于要解密的文档可能不会受到与完成解密的代码同等程度的信任，因此应当在沙箱中完成该操作。这是通过向EncryptedXml对象提供它将在解析任何CipherReferences时使用的证据来完成的。通过沙箱可以更安全地执行代码，因为解密应用程序可能不具有与提供加密数据的站点相同的权限。例如，如果应用程序试图解密不受信任的站点，并且该不受信任的站点不能够访问位于安全的、受信任站点上的某些受信任的数据，则它可以通过包含密码引用，让解密应用程序为它访问该文件。由于.NET安全策略是以证据为中心的，因此所提供的证据通常应当至少包含Site、Zone和Url对象，如下所示：
// Create evidence based on the referring document
Evidence evidence = new Evidence();
evidence.AddHost(new Zone(SecurityZone.Internet));
evidence.AddHost(new Site("untrustedsite"));
evidence.AddHost(new Url("untrustedsite/encrypted.xml"));
EncryptedXml exml = new EncryptedXml(untrustedDoc, evidence);
现在，让我们考察一下如何使用.NET Framework 2.0中的类。该示例说明了一个销售CD的Web站点，每次购买活动都被归档到一个XML文档中，其中包含有关订购了哪些商品、发货信息和信用卡号的详细信息。图12显示了订单的一些示例XML。
图12 一个CD订单的XML
在该实例中，公司内部的任何人查看订单中的项目是一件可以接受的事情，但是您可能希望对某些更为敏感的数据（例如，发货地址和信用卡信息）进行保密。实际上，您甚至可能希望对它们分别进行加密，以便只有计帐部门能够访问信用卡信息，并且只有发货部门能够访问发货地址。要做到这一点，需要对付款元素下的XML部分进行加密，以便只有计帐部门能够访问它，只有发货部门可以获得的单独密钥将用来加密发货元素。最后，整个订单将用公司中任何人都可以获得的密钥加密。
第一步是创建一个EncryptedXml对象。这是通过传入具有要加密或解密的数据的文档完成的，如下所示：
// Assumes the order is in the order.xml file.
XmlDocument doc = new XmlDocument();
doc.Load("order.xml");
EncryptedXml exml = new EncryptedXml(doc);
在加密XML之前，必须将要使用的密钥映射到它们的相应名称，这些名称将出现在KeyName元素中。可以使用EncryptedXml的AddKeyMapping方法完成该任务：
// Set up the key mapping. Assumes a method called GetBillingKey
// that returns the RSA key for the billing department.
RSA billingKey = GetBillingKey();
exml.AddKeyNameMapping("billing", billingKey);
在设置了密钥-名称映射以后，加密XML就很容易了。第一步是调用Encrypt方法，它完成实际的加密，并且返回一个EncryptedData对象以表示文档的加密部分。之后，您需要调用一个工具方法，将原始XML文档的未加密部分换为新的加密数据：
// Find the element to encrypt.
XmlElement paymentElement =
doc.SelectSingleNode("//order/payment") as XmlElement;
// Encrypt the payment element, passing in the key name.
EncryptedData encryptedPayment =
exml.Encrypt(paymentElement, "billing");
// Swap the encrypted element for the unencrypted element.
EncryptedXml.ReplaceElement(paymentElement, encryptedPayment, true);
这将产生图13中所示的加密XML。
>
Sce6lLD+u2f8HzPFyuGxTF32z4mb2ugql3JuJIPAqIP98iYs+Muhqg==
图13 加密了支付信息的CD订单
请观察一下加密数据，您可以看到我们已经描述的各个部分。首先，EncryptionMethod元素显示了AES-256的URI，这意味着该文档用带有256位密钥的AES算法（由RijndaelManaged类实现）加密。Encrypt方法为您生成一个随机的会话密钥；该密钥在KeyInfo元素中加密。通过观察EncryptedKey元素，您可以看到它是用RSA算法并借助于一个名为“billing”的密钥加密的。CipherData元素存放了该密钥的加密值。在KeyInfo的后面是包含加密内容（原来的付款元素）的CipherData。解密刚才说明的文档很容易，这要归功于EncryptedXml的DecryptDocument方法。首先，加载含有加密内容的文档：
// Assumes the encrypted order is in encrypted.xml
XmlDocument doc = new XmlDocument("encrypted.xml");
EncryptedXml exml = new EncryptedXml(doc, documentEvidence);
接下来，设置密钥-名称映射，如下所示：
// Set up the key mapping. Assumes a method called GetBillingKey
// that returns the RSA key for the billing department.
RSA billingKey = GetBillingKey();
exml.AddKeyNameMapping("billing", billingKey);
最后，调用DecryptDocument。该方法将负责解密密码文本，并且将加密的XML替换为它的解密内容。
// Decrypt the encrypted XML in the document
exml.DecryptDocument();
在幕后，加密引擎将在调用DecryptDocument时寻找任何EncryptedData元素，在这种情况下，它只找到付款元素下面的那个元素。在找到该元素以后，它将查看KeyInfo子句并且看到它持有加密的256位AES密钥。加密密钥的KeyInfo将显示它是用名为billing的RSA密钥加密的。然后，它检查密钥映射表以寻找名为billing的密钥。我们为一个名为billing的密钥添加了一个密钥映射，因此引擎随后将解密加密密钥。既然引擎具有密钥，那么它将解密CipherData。然后，用解密的CipherData的结果来替换EncryptedData元素。当DecryptDocument被调用时，引擎将对它在该文档中找到的每个EncryptedData元素执行这一过程。
【责编:Kittoy】
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佚名
2006-5-27
