C#文件安全管理解析

在实际的项目开发中，我们经常需要使用到文件的I/O操作，主要包含对文件的增改删查等操作，这些基本的操作我们都是很熟悉，但是较少的人去考虑文件的安全和操作的管理等方面，例如文件的访问权限管理，文件数据的彻底删除和数据的恢复等等，这一系列的操作需要我们对.NET的相关知识有一个深刻的学习。

在本文章主要介绍文件和目录的一些基本操作，以及文件目录的权限和安全设置的相关内容。

一.DotNet文件目录常用操作：

提到文件的I/O操作，这个对于每一个开发者来说都不是陌生的事，因为这些操作是我们在项目开发过程中经常使用到的一些操作。那么在.NET中操作文件的类在System.IO命名空间下，一下介绍一下常见的I/O操作类：

DiveInfo：提供了对逻辑磁盘的基本信息访问的途径。（只能查看信息，不能做任何修改。）

System.Environment：用来枚举驱动器。（不能获取驱动器的属性）

System.Management：.NET针对WMI调用。

Directory和DircetoryInfo：用于操作目录。（前者为静态类，后者则须在实例化后调用，功能上相同）

File和FileInfo：用于操作文件。（前者为静态类，后者须实例化后调用，功能上相同）

以上介绍了一些文件的基本操作类，本次主要讲解目录和文件操作，一下给出文件和目录操作的一些基本方法：

1.文件常规操作：

(1).文件读写操作：

   /// <summary>/// 写文件/// </summary>/// <param name="fileName">文件名</param>/// <param name="content">文件内容</param>/// <param name="encoding">指定文件编码</param>protected void Write_Txt(string fileName, string content, string encoding){if (string.IsNullOrEmpty(fileName)){throw new ArgumentNullException(fileName);}if (string.IsNullOrEmpty(content)){throw new ArgumentNullException(content);}if (string.IsNullOrEmpty(encoding)){throw new ArgumentNullException(encoding);}var code = Encoding.GetEncoding(encoding);var htmlfilename = HttpContext.Current.Server.MapPath("Precious\\" + fileName + ".txt");var str = content;var sw = StreamWriter.Null;try{using (sw = new StreamWriter(htmlfilename, false, code)){sw.Write(str);sw.Flush();}}catch (IOException ioex){throw new IOException(ioex.Message);}catch (Exception ex){throw new Exception(ex.Message);}finally{sw.Close();}}/// <summary>/// 读文件/// </summary>/// <param name="filename">文件路径</param>/// <param name="encoding">文件编码</param>/// <returns></returns>protected string Read_Txt(string filename, string encoding){if (string.IsNullOrEmpty(filename)){throw new ArgumentNullException(filename);}if (string.IsNullOrEmpty(encoding)){throw new ArgumentNullException(encoding);}var code = Encoding.GetEncoding(encoding);var temp = HttpContext.Current.Server.MapPath("Precious\\" + filename + ".txt");var str = string.Empty;if (!System.IO.File.Exists(temp)) return str;var sr = StreamReader.Null;try{using (sr = new StreamReader(temp, code)){str = sr.ReadToEnd();}}catch (IOException ioex){throw new IOException(ioex.Message);}catch (Exception ex){throw new Exception(ex.Message);}finally{sr.Close();}return str;}

(2).文件附加操作：

    /// <summary>/// 拷贝文件/// </summary>/// <param name="orignFile">原始文件</param>/// <param name="newFile">新文件路径</param>public static void FileCoppy(string orignFile, string newFile){if (string.IsNullOrEmpty(orignFile)){throw new ArgumentException(orignFile);}if (string.IsNullOrEmpty(newFile)){throw new ArgumentException(newFile);}System.IO.File.Copy(orignFile, newFile, true);}/// <summary>/// 删除文件/// </summary>/// <param name="path">路径</param>public static void FileDel(string path){if (string.IsNullOrEmpty(path)){throw new ArgumentException(path);}System.IO.File.Delete(path);}/// <summary>/// 移动文件/// </summary>/// <param name="orignFile">原始路径</param>/// <param name="newFile">新路径</param>public static void FileMove(string orignFile, string newFile){if (string.IsNullOrEmpty(orignFile)){throw new ArgumentException(orignFile);}if (string.IsNullOrEmpty(newFile)){throw new ArgumentException(newFile);}System.IO.File.Move(orignFile, newFile);}

2.目录常规操作：

   /// <summary>/// 在当前目录下创建目录/// </summary>/// <param name="orignFolder">当前目录</param>/// <param name="newFloder">新目录</param>public static void FolderCreate(string orignFolder, string newFloder){if (string.IsNullOrEmpty(orignFolder)){throw new ArgumentException(orignFolder);}if (string.IsNullOrEmpty(newFloder)){throw new ArgumentException(newFloder);}Directory.SetCurrentDirectory(orignFolder);Directory.CreateDirectory(newFloder);}/// <summary>/// 创建文件夹/// </summary>/// <param name="path"></param>public static void FolderCreate(string path){if (string.IsNullOrEmpty(path)){throw new ArgumentException(path);}if (!Directory.Exists(path)){Directory.CreateDirectory(path);}}public static void FileCreate(string path){if (string.IsNullOrEmpty(path)){throw new ArgumentException(path);}var createFile = new FileInfo(path);if (createFile.Exists) return;var fs = createFile.Create();fs.Close();fs.Dispose();}/// <summary>/// 递归删除文件夹目录及文件/// </summary>/// <param name="dir"></param>/// <returns></returns>public static void DeleteFolder(string dir){if (string.IsNullOrEmpty(dir)){throw new ArgumentException(dir);}if (!Directory.Exists(dir)) return;foreach (var d in Directory.GetFileSystemEntries(dir)){if (System.IO.File.Exists(d)){//直接删除其中的文件System.IO.File.Delete(d);}else{//递归删除子文件夹DeleteFolder(d);}}//删除已空文件夹Directory.Delete(dir, true);}/// <summary>/// 指定文件夹下面的所有内容copy到目标文件夹下面/// </summary>/// <param name="srcPath">原始路径</param>/// <param name="aimPath">目标文件夹</param>public static void CopyDir(string srcPath, string aimPath){if (string.IsNullOrEmpty(srcPath)){throw new ArgumentNullException(srcPath);}if (string.IsNullOrEmpty(aimPath)){throw new ArgumentNullException(aimPath);}try{if (aimPath[aimPath.Length - ] != Path.DirectorySeparatorChar){aimPath += Path.DirectorySeparatorChar;}if (!Directory.Exists(aimPath)){Directory.CreateDirectory(aimPath);}var fileList = Directory.GetFileSystemEntries(srcPath);foreach (var file in fileList){if (Directory.Exists(file)){CopyDir(file, aimPath + Path.GetFileName(file));}else{System.IO.File.Copy(file, aimPath + Path.GetFileName(file), true);}}}catch (IOException ioex){throw new IOException(ioex.Message);}catch (Exception ee){throw new Exception(ee.ToString());}}/// <summary>/// 获取指定文件夹下所有子目录及文件/// </summary>/// <param name="path">详细路径</param>public static string GetFoldAll(string path){if (string.IsNullOrEmpty(path)){throw new ArgumentNullException(path);}var str =string.Empty;var thisOne = new DirectoryInfo(path);str = ListTreeShow(thisOne, , str);return str;}/// <summary>/// 获取指定文件夹下所有子目录及文件函数/// </summary>/// <param name="theDir">指定目录</param>/// <param name="nLevel">默认起始值,调用时,一般为0</param>/// <param name="rn">用于迭加的传入值,一般为空</param>/// <returns></returns>public static string ListTreeShow(DirectoryInfo theDir, int nLevel, string rn){if (theDir == null){throw new ArgumentNullException("theDir");}//获得目录DirectoryInfo[] subDirectories = theDir.GetDirectories();foreach (DirectoryInfo dirinfo in subDirectories){if (nLevel == ){rn += "├";}else{var s =string.Empty;for (int i = ; i <= nLevel; i++){s += "│&nbsp;";}rn += s + "├";}rn += "<b>" + dirinfo.Name + "</b><br />";//目录下的文件var fileInfo = dirinfo.GetFiles();foreach (FileInfo fInfo in fileInfo){if (nLevel == ){rn += "│&nbsp;├";}else{var f = string.Empty;for (int i = ; i <= nLevel; i++){f += "│&nbsp;";}rn += f + "│&nbsp;├";}rn += fInfo.Name.ToString() + " <br />";}rn = ListTreeShow(dirinfo, nLevel + , rn);}return rn;}/// <summary>/// 获取指定文件夹下所有子目录及文件(下拉框形)/// </summary>/// <param name="path">详细路径</param>///<param name="dropName">下拉列表名称</param>///<param name="tplPath">默认选择模板名称</param>public static string GetFoldAll(string path, string dropName, string tplPath){if (string.IsNullOrEmpty(path)){throw new ArgumentNullException(path);}if (string.IsNullOrEmpty(tplPath)){throw new ArgumentNullException(tplPath);}var strDrop = "<select name=\"" + dropName + "\" id=\"" + dropName + "\"><option value=\"\">--请选择详细模板--</option>";var str =string.Empty;DirectoryInfo thisOne = new DirectoryInfo(path);str = ListTreeShow(thisOne, , str, tplPath);return strDrop + str + "</select>";}/// <summary>/// 获取指定文件夹下所有子目录及文件函数/// </summary>/// <param name="theDir">指定目录</param>/// <param name="nLevel">默认起始值,调用时,一般为0</param>/// <param name="rn">用于迭加的传入值,一般为空</param>/// <param name="tplPath">默认选择模板名称</param>/// <returns></returns>public static string ListTreeShow(DirectoryInfo theDir, int nLevel, string rn, string tplPath){if (theDir == null){throw new ArgumentNullException("theDir");}//获得目录DirectoryInfo[] subDirectories = theDir.GetDirectories();foreach (DirectoryInfo dirinfo in subDirectories){rn += "<option value=\"" + dirinfo.Name + "\"";if (string.Equals(tplPath, dirinfo.Name, StringComparison.CurrentCultureIgnoreCase)){rn += " selected ";}rn += ">";if (nLevel == ){rn += "┣";}else{string s = string.Empty;for (int i = ; i <= nLevel; i++){s += "│&nbsp;";}rn += s + "┣";}rn += "" + dirinfo.Name + "</option>";//目录下的文件FileInfo[] fileInfo = dirinfo.GetFiles();foreach (FileInfo fInfo in fileInfo){rn += "<option value=\"" + dirinfo.Name + "/" + fInfo.Name + "\"";if (string.Equals(tplPath, fInfo.Name, StringComparison.CurrentCultureIgnoreCase)){rn += " selected ";}rn += ">";if (nLevel == ){rn += "│&nbsp;├";}else{string f = string.Empty;for (int i = ; i <= nLevel; i++){f += "│&nbsp;";}rn += f + "│&nbsp;├";}rn += fInfo.Name + "</option>";}rn = ListTreeShow(dirinfo, nLevel + , rn, tplPath);}return rn;}/// <summary>/// 获取文件夹大小/// </summary>/// <param name="dirPath">文件夹路径</param>/// <returns></returns>public static long GetDirectoryLength(string dirPath){if (string.IsNullOrEmpty(dirPath)){throw new ArgumentNullException(dirPath);}if (!Directory.Exists(dirPath)){return ;}long len = ;DirectoryInfo di = new DirectoryInfo(dirPath);foreach (FileInfo fi in di.GetFiles()){len += fi.Length;}DirectoryInfo[] dis = di.GetDirectories();if (dis.Length > ){for (int i = ; i < dis.Length; i++){len += GetDirectoryLength(dis[i].FullName);}}return len;}/// <summary>/// 获取指定文件详细属性/// </summary>/// <param name="filePath">文件详细路径</param>/// <returns></returns>public static string GetFileAttibe(string filePath){if (string.IsNullOrEmpty(filePath)){throw new ArgumentNullException(filePath);}var str = string.Empty;FileInfo objFi = new FileInfo(filePath);str += "详细路径:" + objFi.FullName + "<br>文件名称:" + objFi.Name + "<br>文件长度:" + objFi.Length + "字节<br>创建时间" + objFi.CreationTime.ToString() + "<br>最后访问时间:" + objFi.LastAccessTime.ToString() + "<br>修改时间:" + objFi.LastWriteTime.ToString() + "<br>所在目录:" + objFi.DirectoryName + "<br>扩展名:" + objFi.Extension;return str;}

二.DotNet文件目录访问管理：

1.文件目录权限概述：

提到权限这个概念，这对于每一个开发者都是再熟悉不过的，因为我们在开发项目时，都会考虑用户权限管理等等，但是文件的权限操作呢？这里我们就简单的介绍一下.NET中对文件访问权限的访问和设置。文件权限中的访问控制列表：自由访问控制列表（DACL）：Microsoft Windows NT和更高版本用于保护资源的机制；系统访问控制列表（SACL）：一种控制与资源关联的审核消息的机制。System.Security.AccessControl命名空间通过一些类提供对访问控制列表的访问。DiectorySecurity：该类指定目录的访问控制和审核安全。指定系统目录的访问权限以及访问尝试的审核方式。FileSecurity：该类指定系统文件的访问权限以及如何审核访问尝试。

下面介绍一下文件权限操作的类和方法：

(1).FileStream类GetAccessControl():检索文件的安全对象：

[SecuritySafeCritical]
public FileSecurity GetAccessControl()
{if (this._handle.IsClosed){__Error.FileNotOpen();}return new FileSecurity(this._handle, this._fileName, AccessControlSections.Group | AccessControlSections.Owner | AccessControlSections.Access);
}

[SecurityCritical, SecurityPermission(SecurityAction.Assert, UnmanagedCode=true)]
internal FileSecurity(SafeFileHandle handle, string fullPath, AccessControlSections includeSections) : base(false, handle, includeSections, false)
{if (fullPath != null){new FileIOPermission(FileIOPermissionAccess.NoAccess, AccessControlActions.View, fullPath).Demand();}else{new FileIOPermission(PermissionState.Unrestricted).Demand();}
}

(2).FileStream类SetAccessControl()：保存设置。

[SecuritySafeCritical]
public void SetAccessControl(FileSecurity fileSecurity)
{if (fileSecurity == null){throw new ArgumentNullException("fileSecurity");}if (this._handle.IsClosed){__Error.FileNotOpen();}fileSecurity.Persist(this._handle, this._fileName);
}

2.文件共享操作实例：

    /// <summary>/// 共享文档操作/// </summary>public class FileSharingOperationHelper{public static bool ConnectState(string path){if (string.IsNullOrEmpty(path)){throw new ArgumentNullException(path);}return ConnectState(path, "", "");}/// <summary>/// 连接远程共享文件夹/// </summary>/// <param name="path">远程共享文件夹的路径</param>/// <param name="userName">用户名</param>/// <param name="passWord">密码</param>/// <returns></returns>public static bool ConnectState(string path, string userName, string passWord){var proc = new Process();try{proc.StartInfo.FileName = "cmd.exe";proc.StartInfo.UseShellExecute = false;proc.StartInfo.RedirectStandardInput = true;proc.StartInfo.RedirectStandardOutput = true;proc.StartInfo.RedirectStandardError = true;proc.StartInfo.CreateNoWindow = true;proc.Start();var dosLine = "net use " + path + " " + passWord + " /user:" + userName;proc.StandardInput.WriteLine(dosLine);proc.StandardInput.WriteLine("exit");while (!proc.HasExited){proc.WaitForExit();}var errormsg = proc.StandardError.ReadToEnd();proc.StandardError.Close();if (!string.IsNullOrEmpty(errormsg)){throw new Exception(errormsg);}}catch (Exception ex){throw new Exception(ex.Message);}finally{proc.Close();proc.Dispose();}return true;}/// <summary>/// 向远程文件夹保存本地内容，或者从远程文件夹下载文件到本地/// </summary>/// <param name="src">要保存的文件的路径，如果保存文件到共享文件夹，这个路径就是本地文件路径如：@"D:\1.avi"</param>/// <param name="dst">保存文件的路径，不含名称及扩展名</param>/// <param name="fileName">保存文件的名称以及扩展名</param>public static void Transport(string src, string dst, string fileName){if (string.IsNullOrEmpty(src)){throw new ArgumentNullException(src);}if (string.IsNullOrEmpty(dst)){throw new ArgumentNullException(dst);}if (string.IsNullOrEmpty(fileName)){throw new ArgumentNullException(fileName);}FileStream inFileStream = null;FileStream outFileStream = null;try{inFileStream = new FileStream(src, FileMode.Open);if (!Directory.Exists(dst)){Directory.CreateDirectory(dst);}dst = dst + fileName;outFileStream = new FileStream(dst, FileMode.OpenOrCreate);var buf = new byte[inFileStream.Length];int byteCount;while ((byteCount = inFileStream.Read(buf, , buf.Length)) > ){outFileStream.Write(buf, , byteCount);}}catch (IOException ioex){throw new IOException(ioex.Message);}catch (Exception ex){throw new Exception(ex.Message);}finally{if (inFileStream != null){inFileStream.Flush();inFileStream.Close();}if (outFileStream != null){outFileStream.Flush();outFileStream.Close();}}}}

文件权限的规则：容器的访问规则可能被配置为不仅应用于对象本身，而且还应用于它的子对象、子容器或这两者。每个访问规则不是显示的就是继承的。DACL可以有对象的所有者任意修改，还可以由所有者已经给予其梗概DACL权限的任何更改。对象的安全描述包含另一个规则列表，称为系统访问权限列表（SACL），该列表将控制系统对对象执行哪个类型的审核。审核是一种具有安全敏感性的操作。在windows中，审核只能由本地安全机构（LSA）生成，LSA是唯一允许向安全事件日志中写入的组件。

三.DotNet彻底删除文件操作：

1.文件彻底删除概述：

看到文件删除，可能有人会问，前面不是已经介绍过文件的删除操作吗？为什么这里还需要详细的介绍。不错，上面的确介绍了文件和目录的删除方法，但是这里是介绍如何彻底的删除文件。我们常规的删除文件和文件格式化，一般是可以被恢复的。我们在操作删除的时候，只是将文件的索引给删除了，并没有删除实际的内容。文件的索引记录了文件在磁盘中的位置信息，当执行删除操作时，只是从文件分配聊表中删除了目录。

那么可能会有人问，怎么讲文件彻底的删除呢？文件的粉碎，其实就是在删除文件分配列表的同时，把文件在磁盘上占用的所有扇区数据置为0。

在.NET中提供了两种文件彻底的方法：

(1).调用系统API来完成这样的“粉碎”操作。

(2).在删除文件之前先删除文件的所有内容，然后在执行删除操作，被称为“假粉碎”。（此方法可以被人恢复文件，但是恢复的数据只是文件中的0）

为了文件安全，可以采用多轮粉碎的方式：第一轮，通过文件操作Windows API，找到原始文件的铭文在存储器上所载区域，逐字符逐位进行完全填充，全部填充为0。第二轮，通过磁盘操作WindowsAPI找到原始文件或目录在FAT表中的位置，将原始文件或目录在FAT表中项清零。第三轮，通过磁盘操作WindowsAPI，找到原始文件或目录在备份FAT表的位置，将原始文件或目录在备份FAT表中的表项清零。

2.文件彻底删除实例：

    /// <summary>/// 粉碎文件操作/// </summary>public class KillFileHelper{/// <summary>/// 强力粉碎文件，文件如果被打开，很难粉碎/// </summary>/// <param name="filename">文件全路径</param>/// <param name="deleteCount">删除次数</param>/// <param name="randomData">随机数据填充文件，默认true</param>/// <param name="blanks">空白填充文件，默认false</param>/// <returns>true：粉碎成功，false：粉碎失败</returns>public static bool KillFile(string filename, int deleteCount, bool randomData = true, bool blanks = false){if (string.IsNullOrEmpty(filename)){throw new ArgumentNullException(filename);}const int bufferLength = ;var ret = true;try{using (var stream = new FileStream(filename, FileMode.Open, FileAccess.ReadWrite, FileShare.ReadWrite)){var f = new FileInfo(filename);var count = f.Length;long offset = ;var rowDataBuffer = new byte[bufferLength];while (count >= ){var iNumOfDataRead = stream.Read(rowDataBuffer, , bufferLength);if (iNumOfDataRead == ){break;}if (randomData){var randombyte = new Random();randombyte.NextBytes(rowDataBuffer);}else if (blanks){for (var i = ; i < iNumOfDataRead; i++)rowDataBuffer[i] = ;}else{for (var i = ; i < iNumOfDataRead; i++)rowDataBuffer[i] = Convert.ToByte(Convert.ToChar(deleteCount));}// 写新内容到文件。for (var i = ; i < deleteCount; i++){stream.Seek(offset, SeekOrigin.Begin);stream.Write(rowDataBuffer, , iNumOfDataRead);}offset += iNumOfDataRead;count -= iNumOfDataRead;}}//每一个文件名字符代替随机数从0到9。var newName = "";do{var random = new Random();var cleanName = Path.GetFileName(filename);var dirName = Path.GetDirectoryName(filename);var iMoreRandomLetters = random.Next();// 为了更安全，不要只使用原文件名的大小，添加一些随机字母。for (var i = ; i < cleanName.Length + iMoreRandomLetters; i++){newName += random.Next().ToString();}newName = dirName + "\\" + newName;} while (File.Exists(newName));// 重命名文件的新的随机的名字。File.Move(filename, newName);File.Delete(newName);}catch{//可能其他原因删除失败了，使用我们自己的方法强制删除var matchPattern = @"(?<=\s+pid:\s+)\b(\d+)\b(?=\s+)";try{//要检查被那个进程占用的文件var fileName = filename;var tool = new Process { StartInfo = { FileName = "handle.exe", Arguments = fileName + " /accepteula", UseShellExecute = false, RedirectStandardOutput = true } };tool.Start();tool.WaitForExit();var outputTool = tool.StandardOutput.ReadToEnd();foreach (Match match in Regex.Matches(outputTool, matchPattern)){//结束掉所有正在使用这个文件的程序Process.GetProcessById(int.Parse(match.Value)).Kill();}File.Delete(fileName);}catch{ret = false;}}return ret;}}

四.DotNet文件加密解密操作：

上面介绍了文件的基本操作，文件权限操作，文件的删除操作，最后介绍一下文件的加密和解密操作。File和FileInfo类对文件加密进行了进一步的封装，提供了Encrypt和Decrypt方法用来对文件加密和解密。这两种方法要求文件系统必须为NFTS系统，对操作系统版本也要求必须是NT以上版本，使用该方法加密的文件，必须由同一用户才能进行解密。

具体看一下该方法的实现代码：

1.Encrypt():文件加密操作。

[SecuritySafeCritical]
public static void Encrypt(string path)
{if (path == null){throw new ArgumentNullException("path");}string fullPathInternal = Path.GetFullPathInternal(path);new FileIOPermission(FileIOPermissionAccess.Write | FileIOPermissionAccess.Read, new string[] { fullPathInternal }, false, false).Demand();if (!Win32Native.EncryptFile(fullPathInternal)){int errorCode = Marshal.GetLastWin32Error();if (errorCode == ){DriveInfo info = new DriveInfo(Path.GetPathRoot(fullPathInternal));if (!string.Equals("NTFS", info.DriveFormat)){throw new NotSupportedException(Environment.GetResourceString("NotSupported_EncryptionNeedsNTFS"));}}__Error.WinIOError(errorCode, fullPathInternal);}
}

2.Decrypt():文件解密操作。

[SecuritySafeCritical]
public static void Decrypt(string path)
{if (path == null){throw new ArgumentNullException("path");}string fullPathInternal = Path.GetFullPathInternal(path);new FileIOPermission(FileIOPermissionAccess.Write | FileIOPermissionAccess.Read, new string[] { fullPathInternal }, false, false).Demand();if (!Win32Native.DecryptFile(fullPathInternal, )){int errorCode = Marshal.GetLastWin32Error();if (errorCode == ){DriveInfo info = new DriveInfo(Path.GetPathRoot(fullPathInternal));if (!string.Equals("NTFS", info.DriveFormat)){throw new NotSupportedException(Environment.GetResourceString("NotSupported_EncryptionNeedsNTFS"));}}__Error.WinIOError(errorCode, fullPathInternal);}
}