【CLR】詳解CLR中的程序集
目錄結構：
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- 程序集的簡介
- 為程序集分配強名稱
- 如何指定程序集的版本資源信息
- 如何對程序集簽名
- 全局程序集緩存
- 如何查看程序集的信息
- 強命名程序集防串改
1. 程序集的簡介
CLR支持兩種程序集：弱命名程序集和強命名程序集。弱命名和強命名程序集的結構完全相同。兩者的區別在於：強命名程序集使用發布者的公鑰/私鑰進行了簽名。這對秘鑰允許對程序集進行唯一性的標識、保護和版本控制，並允許程序部署到用戶機器的任何地方。
程序集可采用兩種方式部署：私有或全局。私有部署的程序集是指部署到應用程序基目錄或者某個子目錄下面。全局部署是指部署到一些公認位置的程序集。弱命名程序集只能私有部署，強命名程序集既可以私有部署也可以全局部署。
| 全局部署 | 私有部署 | |
| 強命名程序集 | 是 | 是 |
| 弱命名程序集 | 是 | 否 |
2. 為程序集分配強名稱
要由多個應用程序訪問的程序集必須放到公認的目錄。另外，檢測到對程序集的引用時，CLR必須能自動檢查該目錄。
CLR支持對程序集進行唯一性標識的機制，這就是“強命名程序集”。強命名程序集共有4個重要特征，它們共同對程序集進行唯一性的標識：文件名（不計擴展名）、版本號、語言文化和公鑰。由於公鑰數字很大，所以經常使用從公鑰派生的小哈希值，稱為公鑰標記（public key token）。例如下面4個程序集標識字符串顯示了4個完全不同的程序集文件：
"MyTypes,Version=1.0.8123.0,Culture=neutral,PublicKeyToken=b77a5c561934e089" "MyTypes,Version=1.0.8123.0,Culture="en-Us",PublicKeyToken=b77a5c561934e089" "MyTypes,Version=2.0.8123.0,Culture=neutral,PublicKeyToken=b77a5c561934e089" "MyTypes,Version=1.0.8123.0,Culture=neutral,PublicKeyToken=a0371q001382p23a"
2.1 如何指定程序集的版本資源信息
在PE文件中能嵌入標準的Win32版本資源。在生成程序集時，應該使用特性來設置各種版本資源字段，每種語言生成程序集版本資源的特性代碼的都不一樣，下面介紹使用VB語言生成PE文件時如何指定版本資源信息。
首先在Microsoft Visual Studio上新建一個VB的類庫項目。在項目的本地文件夾下，可以找到AssemblyInfo.vb的文件
然後打開這個文件，可以看到其中的內容如下（筆者經過了修改，並且只貼出了部分代碼）：
<Assembly: AssemblyTitle("名稱")> <Assembly: AssemblyDescription("描述")> <Assembly: AssemblyCompany("公司")> <Assembly: AssemblyProduct("產品")> <Assembly: AssemblyCopyright("Copyright © Microsoft 2018")> <Assembly: AssemblyTrademark("商標")> <Assembly: ComVisible(False)> <Assembly: AssemblyVersion("1.0.0.0")> <Assembly: AssemblyFileVersion("1.0.0.0")>
然後在Visual Studio中重新生成文件，找到生成的PE文件，右鍵“屬性”->"詳細信息"，就可以看到如下圖所示：
通過上面的方式指定程序集有點繁瑣，好在Visual Studio為我們提供了便利，只需要在Visual Studio中右擊項目，選擇“屬性”->"應用程序"->"程序集信息"，就可以進行修改了。
2.2 如何對程序集簽名
在上面我們已經知道了，弱命名程序集經過簽名（使用公鑰和私鑰簽名）就會成為強命名程序集，下面介紹如何簽名程序集。
首先使用SN.exe來獲得秘鑰，SN.exe程序一般在C:\Program Files (x86)\Microsoft SDKs\Windows的子目錄下面，下面使用SN.exe來創建一個包含公鑰、私鑰的文件。
sn -k MyCompany.snk
創建的MyCompany.snk是包含了一對公鑰和秘鑰的文件。公鑰的數字很大，如果願意的話，可以再次使用sn.exe來查看完整的公鑰值和公鑰標記值。只需要執行兩次sn.exe。
第一次使用-p創建只含公鑰的文件
sn -p MyCompany.snk MyCompany.PublicKey sha256
第二次使用-tp顯示公鑰標記和公鑰本身。
sn -tp MyCompany.PublicKey
然後會得到類似如下的輸出：
Microsoft(R) .NET Framework 強名稱實用工具 版本 4.0.30319.17929
版權所有(C) Microsoft Corporation。保留所有權利。
公鑰(哈希算法: sha256):
002400000c800000940000000602000000240000525341310004000001000100f70211026bf0c5
04ec93bd52e3c7c14373e18f65d385e7151fc2de3559b50668cc8f4d5eae739745ead0d0e16036
d2aa033b8ec9366e92cf2d90a5a0d02ae00ee7a915df4e1eeb01d74a473063b741c0473c345254
211060134f626c30e3bb1057e43fd56ee04810713ba05101a32d591278d6a0497d14db70e488a3
1a731cbe
公鑰標記為 47ea4c468f699f0b
在創建好公鑰/私鑰標記對後，就可以利用具體語言的具體命令來創建強命名程序集了。
3. 全局程序集緩存（GAC）
我們已經知道了如何創建強命名程序集了，強命名程序集可以私有部署，也可以全局部署（部署到GAC中）。
這裏先介紹一下全局程序集緩存（Global Assembly Cache，GAC）的概念：由多個應用程序訪問的程序集必須放到公認的目錄，而且CLR在檢測到該程序集的引用時，必須知道檢查該目錄，這個公認的位置就是GAC。
GAC一般在如下的位置：
%SystemRoot%\Microsoft.NET\Assembly
GAC的目錄是結構化的：其中包含許多子目錄，子目錄名稱用算法生成。永遠不要將程序集手動復制到GAC目錄，相反應該用工具來完成。
開發和測試時在GAC中安裝命名程序集最常用的工具是GACUtil.exe，該工具一般在 C:\Program Files (x86)\Microsoft SDKs\Windows 的子目錄下面。
4. 如何查看程序集的信息
我們已經知道了一個程序集由四部分標識，分別為：文件名（不計擴展名）、版本號、語言文化和公鑰標記（公鑰很大，一般不使用）。弱命名程序集沒有公鑰（自然也沒有公鑰標記），若命名程序集經過公鑰/私鑰對簽名後，就稱為了強命名程序集。
當我們知道一個程序集後，如果獲得這些標識呢？在程序集中，沒有直接給我們相關的信息，這些信息都是分散的，需要我們去分別查找。
使用ILDASM反編譯一個程序集，點擊“視圖”->“元信息”->“顯示!”，然後查找“Assembly”的定義部分（Assembly一般位於文檔最底部），如圖：
其中Name代表文件名；Version代表版本號；Locale代表語言文化，如果空，則表明是中性語言（neutral）；Public Key則表示是公鑰。
現在我們知道了程序集全部信息，圖片中的public Key是完整的公鑰而不是公鑰標記。可以按照下面的過程得到公鑰標記,
利用sn.exe程序的 -T參數
比如：
sn -T System.Data.dll
然後就可以看到如下的輸出：
Microsoft(R) .NET Framework 強名稱實用工具 版本 4.0.30319.17929
版權所有(C) Microsoft Corporation。保留所有權利。
公鑰標記為 b77a5c561934e089
除此之外，若強命名程序集安裝在GAC中的話，直接通過文件夾名稱的後綴就可以看出：
5. 強命名程序集防篡改
用私鑰對程序集進行簽名，並將公鑰和簽名嵌入程序集，CLR就可驗證程序集未被修改或損壞。程序集安裝到GAC時候，系統對包含清單的那個文件內容進行哈希處理，將哈希值與PE文件中嵌入的RSA數字簽名進行比較（在用公鑰解除了簽名之後）。如果兩個值完全一致，表明文件內容未被篡改。此外，系統還對程序集的其他文件的內容進行哈希處理，並將哈希值與清單文件的FileDef表中存儲的哈希值進行比較。任何一個哈希值不匹配，表明至少有一個文件被篡改，程序集將無法安裝到GAC。
應用程序需要綁定到程序集時，CLR根據被引用程序集的屬性（名稱、版本、語言文化和公鑰）在GAC中定位查找該程序集。如果被引用的程序集不在GAC中，CLR會查找引用程序的基目錄，然後查找應用程序配置文件中的任何私有路徑，如果還找不到就會拋出System.IO.FileNotFoundException成一行。
如果強命名程序集文件從GAC之外的位置加載（通過應用程序的基目錄，或者通過配置文件中的codeBase元素），CLR會在程序集加載後比較哈希值。也就是說，每次應用程序執行並加載程序集時，都會對文件進行哈希處理，以犧牲性能為代價，保證程序集文件中的內容沒有被篡改。
下面這張圖可以幫助理解該流程：
通過這張圖片可以清楚的看出，MyLibrary.dll文件進行強命名簽名時，會把MyLibrary.dll文件進行哈希值處理，並且將結果值用秘鑰進行處理，再將結果值嵌入到CLR頭部中。把公鑰嵌入到元數據中。
當MyLibrary.dll被加載時，程序會用清單中的公鑰對CLR頭中的數字簽名進行解密操作，和再次對MyLibrary.dll進行哈希處理，然後比較這兩個結果值，如果這兩個值不一致的話，說明有文件已經被篡改，將會阻止運行。
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