Почему BCL GZipStream (с StreamReader) не позволяет надежно обнаруживать ошибки данных в CRC32? - PullRequest
Новая
       78

Почему BCL GZipStream (с StreamReader) не позволяет надежно обнаруживать ошибки данных в CRC32?

9 голосов
/ 28 февраля 2012

На днях я столкнулся с вопросом GZipStream не обнаруживает поврежденные данные (даже проходы CRC32)? (из которых это вполне может быть "дубликатом", у меня смешанные чувства по поводу Я также был тем, кто добавил CRC32 к названию, но в ретроспективе это неуместно с остальной частью поста). После самостоятельного изучения проблемы, я думаю, что проблема намного больше , чем тот, который изначально задан другим вопросом.

Я расширил другой вопрос и сделал тестовый код работоспособным в LINQPad и попытался лучше продемонстрировать проблему CRC32 (Cyclic Redundancy Check) , если она действительно существует. (Поскольку код является всего лишь незначительной модификацией , основанной на оригинале, возможно, что установка / методология теста ошибочна, или есть и другая странная особенность / PEBCAK.) 101 *

Результаты странные, потому что поврежденные данные не всегда , что вызывает (любое!) Исключение . Обратите внимание, что только иногда проверка CRC32 кажется действительно работающей. Поврежденные байты, которые вызывают индекс вне диапазона / неверный заголовок / плохой нижний колонтитул, могут быть проигнорированы, потому что мы можем предположить, что они убивают декомпрессию до проверки CRC32 (что является вполне понятным , даже если исключение IndexOutOfRangeException должно заключаться в исключении InvalidDataException), поэтому

Почему проверка CRC32 значительно менее надежна, чем должна быть? (Почему в данном случае есть «Неверные данные (без исключения)» ниже?)

Поскольку нижний колонтитул GZip содержит и CRC32, и длину несжатых данных кажется, что частота обнаружения ошибок должна быть "значительно выше" " - то есть я не ожидал бы ожидаемого ниже одного случая сбоя, а тем более количества необнаруженных поврежденных потоков. (Конечно, неплохо обнаружить испорченный пар как можно скорее: но окончательная контрольная сумма безопасной защиты, похоже, совершенно неверна игнорируется в случаях.)

Формат CorruptByteIndex+FailedDetections: Message: 

0+0: System.IO.InvalidDataException:The magic number in GZip header is not correct. Make sure you are passing in a GZip stream.
1+0: System.IO.InvalidDataException:The magic number in GZip header is not correct. Make sure you are passing in a GZip stream.
2+0: System.IO.InvalidDataException:The compression mode specified in GZip header is unknown.
3+0: Good data (No Exception)
4+0: Good data (No Exception)
5+0: Good data (No Exception)
6+0: Good data (No Exception)
7+0: Good data (No Exception)
8+0: Good data (No Exception)
9+0: Good data (No Exception)
10+0: System.IO.InvalidDataException:Unknown block type. Stream might be corrupted.
11+1: Invalid data (No Exception)
12+1: System.IO.InvalidDataException:Found invalid data while decoding.
13+1: System.IO.InvalidDataException:Found invalid data while decoding.
14+1: System.IO.InvalidDataException:Found invalid data while decoding.
15+1: System.IO.InvalidDataException:Found invalid data while decoding.
16+1: System.IO.InvalidDataException:Found invalid data while decoding.
17+2: Invalid data (No Exception)
18+2: System.IO.InvalidDataException:Found invalid data while decoding.
19+2: System.IndexOutOfRangeException:Index was outside the bounds of the array.
20+2: System.IndexOutOfRangeException:Index was outside the bounds of the array.
21+3: Invalid data (No Exception)
22+3: System.IndexOutOfRangeException:Index was outside the bounds of the array.
23+3: System.IndexOutOfRangeException:Index was outside the bounds of the array.
24+4: Invalid data (No Exception)
25+4: System.IndexOutOfRangeException:Index was outside the bounds of the array.
26+4: System.IndexOutOfRangeException:Index was outside the bounds of the array.
27+4: System.IndexOutOfRangeException:Index was outside the bounds of the array.
28+4: System.IndexOutOfRangeException:Index was outside the bounds of the array.
29+5: Invalid data (No Exception)
30+5: System.IndexOutOfRangeException:Index was outside the bounds of the array.
31+6: Invalid data (No Exception)
32+7: Invalid data (No Exception)
33+7: System.IndexOutOfRangeException:Index was outside the bounds of the array.
34+7: System.IndexOutOfRangeException:Index was outside the bounds of the array.
35+7: System.IndexOutOfRangeException:Index was outside the bounds of the array.
36+8: Invalid data (No Exception)
37+8: System.IndexOutOfRangeException:Index was outside the bounds of the array.
38+8: System.IndexOutOfRangeException:Index was outside the bounds of the array.
39+9: Invalid data (No Exception)
40+9: System.IndexOutOfRangeException:Index was outside the bounds of the array.
41+9: System.IndexOutOfRangeException:Index was outside the bounds of the array.
42+10: Invalid data (No Exception)
43+10: System.IO.InvalidDataException:Found invalid data while decoding.
44+10: System.IndexOutOfRangeException:Index was outside the bounds of the array.
45+10: System.IO.InvalidDataException:Found invalid data while decoding.
46+11: Invalid data (No Exception)
47+11: System.IndexOutOfRangeException:Index was outside the bounds of the array.
48+11: System.IndexOutOfRangeException:Index was outside the bounds of the array.
49+11: System.IndexOutOfRangeException:Index was outside the bounds of the array.
50+12: Invalid data (No Exception)
51+12: System.IndexOutOfRangeException:Index was outside the bounds of the array.
52+12: System.IndexOutOfRangeException:Index was outside the bounds of the array.
53+13: Invalid data (No Exception)
54+13: System.IndexOutOfRangeException:Index was outside the bounds of the array.
55+14: Invalid data (No Exception)
56+14: System.IndexOutOfRangeException:Index was outside the bounds of the array.
57+15: Invalid data (No Exception)
58+15: System.IndexOutOfRangeException:Index was outside the bounds of the array.
59+15: System.IndexOutOfRangeException:Index was outside the bounds of the array.
60+16: Invalid data (No Exception)
61+17: Invalid data (No Exception)
62+18: Invalid data (No Exception)
63+19: Invalid data (No Exception)
64+19: System.IndexOutOfRangeException:Index was outside the bounds of the array.
65+19: System.IndexOutOfRangeException:Index was outside the bounds of the array.
66+19: System.IndexOutOfRangeException:Index was outside the bounds of the array.
67+19: System.IndexOutOfRangeException:Index was outside the bounds of the array.
68+19: System.IndexOutOfRangeException:Index was outside the bounds of the array.
69+19: System.IndexOutOfRangeException:Index was outside the bounds of the array.
70+19: System.IO.InvalidDataException:Found invalid data while decoding.
71+19: System.IndexOutOfRangeException:Index was outside the bounds of the array.
72+19: System.IndexOutOfRangeException:Index was outside the bounds of the array.
73+19: System.IndexOutOfRangeException:Index was outside the bounds of the array.
74+19: System.IndexOutOfRangeException:Index was outside the bounds of the array.
75+19: System.IO.InvalidDataException:Found invalid data while decoding.
76+19: System.IndexOutOfRangeException:Index was outside the bounds of the array.
77+19: System.IndexOutOfRangeException:Index was outside the bounds of the array.
78+19: System.IndexOutOfRangeException:Index was outside the bounds of the array.
79+19: System.IndexOutOfRangeException:Index was outside the bounds of the array.
80+19: System.IndexOutOfRangeException:Index was outside the bounds of the array.
81+19: System.IO.InvalidDataException:Found invalid data while decoding.
82+19: System.IndexOutOfRangeException:Index was outside the bounds of the array.
83+20: Invalid data (No Exception)
84+21: Invalid data (No Exception)
85+22: Invalid data (No Exception)
86+22: System.IndexOutOfRangeException:Index was outside the bounds of the array.
87+23: Invalid data (No Exception)
88+24: Invalid data (No Exception)
89+25: Invalid data (No Exception)
90+25: System.IndexOutOfRangeException:Index was outside the bounds of the array.
91+26: Invalid data (No Exception)
92+26: System.IO.InvalidDataException:Found invalid data while decoding.
93+26: System.IndexOutOfRangeException:Index was outside the bounds of the array.
94+27: Invalid data (No Exception)
95+27: System.IndexOutOfRangeException:Index was outside the bounds of the array.
96+27: System.IndexOutOfRangeException:Index was outside the bounds of the array.
97+28: Invalid data (No Exception)
98+28: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
99+28: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
100+29: Invalid data (No Exception)
101+30: Invalid data (No Exception)
102+31: Invalid data (No Exception)
103+32: Invalid data (No Exception)
104+32: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
105+33: Invalid data (No Exception)
106+34: Invalid data (No Exception)
107+35: Invalid data (No Exception)
108+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
109+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
110+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
111+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
112+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
113+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
114+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
115+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
116+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
117+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
118+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
119+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
120+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
121+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
122+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
123+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
124+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
125+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
126+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
127+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
128+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
129+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
130+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
131+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
132+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
133+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
134+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
135+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
136+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
137+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
138+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
139+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
140+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
141+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
142+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
143+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
144+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
145+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
146+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
147+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
148+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
149+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
150+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
151+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
152+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
153+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
154+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
155+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
156+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
157+35: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
158+36: Invalid data (No Exception)
159+36: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
160+36: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
161+37: Invalid data (No Exception)
162+38: Invalid data (No Exception)
163+39: Invalid data (No Exception)
164+40: Invalid data (No Exception)
165+41: Invalid data (No Exception)
166+41: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
167+41: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
168+41: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
169+41: System.IO.InvalidDataException:The CRC in GZip footer does not match the CRC calculated from the decompressed data.
170+41: System.IO.InvalidDataException:The stream size in GZip footer does not match the real stream size.
171+41: System.IO.InvalidDataException:The stream size in GZip footer does not match the real stream size.
172+41: System.IO.InvalidDataException:The stream size in GZip footer does not match the real stream size.
173+41: System.IO.InvalidDataException:The stream size in GZip footer does not match the real stream size.

Вот тест, который можно запускать с помощью copy'n'paste в LINQPad (для .NET 3.5 и 4 используйте режим «как операторы C #»): 

   string sample = "This is a compression test of microsoft .net gzip compression method and decompression methods";
   var encoding = new ASCIIEncoding();
   var data = encoding.GetBytes(sample);
   string sampleOut = null;
   byte[] cmpData;

   // Compress 
   using (var cmpStream = new MemoryStream())
   {
      using (var hgs = new System.IO.Compression.GZipStream(cmpStream, System.IO.Compression.CompressionMode.Compress))
      {
         hgs.Write(data, 0, data.Length);
      }
      cmpData = cmpStream.ToArray();
   }

   int corruptBytesNotDetected = 0;

   // corrupt data byte by byte
   for (var byteToCorrupt = 0; byteToCorrupt < cmpData.Length; byteToCorrupt++)
   {
      var corruptData = new List<byte>(cmpData).ToArray();
      // corrupt the data
      corruptData[byteToCorrupt]++;

      using (var decomStream = new MemoryStream(corruptData))
      {
         using (var hgs = new System.IO.Compression.GZipStream(decomStream, System.IO.Compression.CompressionMode.Decompress))
         {
            using (var reader = new StreamReader(hgs))
            {
               string message;
               try
               {
                  sampleOut = reader.ReadToEnd();

                  // if we get here, the corrupt data was not detected by GZipStream
                  // ... okay so long as the correct data is extracted

                  if (!sample.SequenceEqual(sampleOut)) {
                    corruptBytesNotDetected++;
                    message = "Invalid data (No Exception)";
                  } else {
                    message = "Good data (No Exception)";
                  }
               }
               catch(Exception ex)
               {
                    message = (ex.GetType() + ":" + ex.Message);
               }
               string.Format("{0}+{1}: {2}",
                    byteToCorrupt, corruptBytesNotDetected, message).Dump();
            }
         }
      }

   }

Вот сжатые данные в .NET 3.5 (GZipStream общеизвестно плох в «сжатии» небольших полезных нагрузок, но это проблема «не исправит», поскольку поток все еще технически действителен): 

1F 8B 08 00 00 00 00 00 04 00 ED BD 07 60 1C 49 96 25 26 2F
6D CA 7B 7F 4A F5 4A D7 E0 74 A1 08 80 60 13 24 D8 90 40 10
EC C1 88 CD E6 92 EC 1D 69 47 23 29 AB 2A 81 CA 65 56 65 5D
66 16 40 CC ED 9D BC F7 DE 7B EF BD F7 DE 7B EF BD F7 BA 3B
9D 4E 27 F7 DF FF 3F 5C 66 64 01 6C F6 CE 4A DA C9 9E 21 80
AA C8 1F 3F 7E 7C 1F 3F 22 DE CC 8B 26 A5 FF 65 E9 B4 5A AC
EA BC 69 8A 6A 99 B6 79 D3 A6 D5 79 BA 28 A6 75 D5 54 E7 6D
3A 5E E6 6D 7A F1 83 62 15 B4 5B E4 ED BC 9A A5 D9 72 96 CE
F2 FE 17 CD FF 03 5C 51 5E 27 5E 00 00 00

(И, только для хихиканья, в .NET 4 он генерирует немного больший / другой сжатый поток.) ​​

1F 8B 08 00 00 00 00 00 04 00 EC BD 07 60 1C 49 96 25 26 2F
6D CA 7B 7F 4A F5 4A D7 E0 74 A1 08 80 60 13 24 D8 90 40 10
EC C1 88 CD E6 92 EC 1D 69 47 23 29 AB 2A 81 CA 65 56 65 5D
66 16 40 CC ED 9D BC F7 DE 7B EF BD F7 DE 7B EF BD F7 BA 3B
9D 4E 27 F7 DF FF 3F 5C 66 64 01 6C F6 CE 4A DA C9 9E 21 80
AA C8 1F 3F 7E 7C 1F 3F 22 DE CC 8B 26 A5 FF 65 E9 B4 5A AC
EA BC 69 8A 6A 99 B6 79 D3 A6 D5 79 BA 28 A6 75 D5 54 E7 6D
3A 5E E6 6D 7A F1 83 62 15 B4 5B E4 ED BC 9A A5 D9 72 96 CE
F2 FE 17 CD FF 13 00 00 FF FF 5C 51 5E 27 5E 00 00 00

Дополнительные примечания:

В этом случае тест может быть слегка ошибочным . Когда GZipStream «не может обнаружить повреждение» (без исключения), тогда данные, считанные из StreamReader, являются «» (пустая строка): в этом случае, почему ReadToEnd() не вызывает исключение (IOException или иначе)?

Таким образом, не GZipStream, а скорее «причудливый» StreamReader здесь, или это все еще проблема с GZipStream (из-за отсутствия исключения)? Есть ли какой-то правильный способ надежно обработать этот вариант использования? (Рассмотрим, когда входной поток из текущей позиции действительно пуст.)

1 Ответ

11 голосов
/ 28 февраля 2012

Предисловие

.NET [4 и предыдущие] пользователи не должны использовать предоставляемые Microsoft классы GZipStream или DeflateStream ни при каких обстоятельствах, если Microsoft полностью не заменит их чем-то, что работает.Вместо этого используйте библиотеку DotNetZip.

Обновление до предисловия

.NET Framework 4.5 и более поздние версии исправили проблему сжатия, и GZipStream и DeflateStream используют zlib в этих версиях.Я не знаю, была ли исправлена ​​проблема CRC, упомянутая ниже.

Другое обновление

Ошибка CRC не только не исправлена, но Microsoft решила, что они не будут исправлены it!

Мой ответ в Почему мой C # gzip создает файл большего размера, чем Fiddler или PHP? показывает, что это поведение не отражает правильную реализациюобнаружения коррупции в gzip.Во всех протестированных случаях ошибка будет обнаружена правильной реализацией.(В этом ответе также отмечается, что в семи случаях получаются хорошие данные.)

Другой вопрос: как этот метод «сжатия» выдает 174 байта вывода из 94-байтовой строки?Особенно с учетом того, как строка сжимаема - gzip уменьшает ее до 84 байт, даже с учетом заголовка и трейлера из 18 байт.Можете ли вы предоставить шестнадцатеричный дамп этих 174 байтов?

...