写入流时计算哈希值

Question

我正在创建一个需要签名的加密文件格式。为此，我需要计算我写入流中的内容的哈希码。

在.Net框架中有许多可用的哈希算法，它们可以使用并且工作正常，但是这需要我对流进行三遍处理。

byte[] content = new byte[] { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 };

using (Stream fileStream = File.Open("myfile.bin", FileMode.Create))
{
    //Write content
    fileStream.Write(content, 0, content.Length);
}

byte[] hashValue = null;
using (Stream fileStream = File.Open("myfile.bin", FileMode.Open))
{
    HashAlgorithm hash = SHA256.Create();
    hashValue = hash.ComputeHash(fileStream);
}

using (Stream fileStream = File.Open("myfile.bin", FileMode.Append))
{
    fileStream.Write(hashValue, 0, hashValue.Length);
}

如果加密到文件是可以的，但如果加密到网络目标，则字节将不再可用。

因此，基本上我只需要处理数据一次。在CodeProject上有一篇文章，实现了CRC32作为流，每当写入数据时都会计算CRC32码。

类似于：

byte[] content = new byte[] { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 };

using (FileStream fileStream = File.Create("myfile.bin"))
using (Stream crcStream = new CRCStream(fileStream)) //Takes a base stream
{
    //Write content
    crcStream.Write(content, 0, content.Length); 

    //Write checksum
    fileStream.Write(crcStream.WriteCRC, 0, 4);
}

显然，CRC32并不是哈希算法，但是如果有像HashStream这样的东西，它接受一个HashAlgorithm，每次调用写入/读取时都会更新哈希值，那就太好了。

类似于：

byte[] content = new byte[] { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 };

HashAlgorithm hashAlgo = SHA256.Create();

using (FileStream fileStream = File.Create("myfile.bin"))
using (HashStream hashStream = new HashStream(hashAlgo, fileStream))
{
    //Write content to HashStream 
    hashStream.Write(content, 0, content.Length);

    //Write checksum
    fileStream.Write(hashStream.HashValue, 0, hashAlgo.HashSize / 8);
}

阅读文件应该以相似的方式进行，因此当您读取文件时（不包括哈希），已经计算出已读内容的哈希值。

是否可以使用.net框架现有组件构建类似的东西？

编辑：

谢谢Peter！我不知道CryptoStream可以接受HashAlgorithm。因此，要同时加密和哈希，我可以像这样做：

byte[] content = new byte[] { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 };

SymmetricAlgorithm cryptoSymetric = Aes.Create();
HashAlgorithm cryptoHash = SHA256.Create();

using (FileStream file = new FileStream("Crypto.bin", FileMode.Create, FileAccess.Write))
using (CryptoStream hashStream = new CryptoStream(file, cryptoHash, CryptoStreamMode.Write))
using (CryptoStream cryptStream = new CryptoStream(hashStream, cryptoSymetric.CreateEncryptor(), CryptoStreamMode.Write))
{
    cryptStream.Write(content, 0, content.Length);
    cryptStream.FlushFinalBlock();

    byte[] hashValue = cryptoHash.Hash;

    file.Write(hashValue, 0, hashValue.Length);
}

- soren.bendtsen

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我认为你应该保险起见，在 cryptStream.FlushFinalBlock() 之后调用 hashStream.FlushFinalBlock()。 - Peter Taylor

我尝试过了，但它抛出了一个异常。显然，FlushFinalBlock也会在基础流上调用。即使它被声明为Stream类型。 System.NotSupportedException Message=在CryptoStream上调用FlushFinalBlock()方法两次。它只能被调用一次。 - soren.bendtsen

您不必显式调用 FlushFinalBlock。文档中指出：“调用 Close 方法将调用 FlushFinalBlock。” 因此，在 using 结束后，cryptoHash.Hash 将包含哈希值。 - Dave

Answer 1

CryptoStream已经为您完成了这个操作。

SHA256 hashAlg = new SHA256Managed();
CryptoStream cs = new CryptoStream(_out, hashAlg, CryptoStreamMode.Write);
// Write data here
cs.FlushFinalBlock();
byte[] hash = hashAlg.Hash;

- Peter Taylor

Answer 2

你可以使用HashAlgorithm.TransformBlock进行分块哈希变换。这可以包装在流实现中，因此你可以像你所建议的那样拥有一个HashStream。在获取哈希值之前，请记得调用TransformFinalBlock。

HashAlgorithm是抽象的，所以当然需要选择你想要的具体实现。可以从MD5、SHA系列和其他选取。

- driis

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你知道一个好的同步/异步流包装器的实现，可以在读取或写入过程中计算哈希值吗？ - MuiBienCarlota