iOS常用密碼編譯演算法介紹和代碼實踐_IOS

iOS系統庫中定義了軟體開發中常用的加解密演算法，介面為C語言形式。具體包括了以下幾個大類： 

 #include <CommonCrypto/CommonCryptor.h>　　//常用加解密演算法 #include <CommonCrypto/CommonDigest.h>　　//摘要演算法 #include <CommonCrypto/CommonHMAC.h> #include <CommonCrypto/CommonKeyDerivation.h> #include <CommonCrypto/CommonSymmetricKeywrap.h> 

其中第一類常用加解密演算法就包含了AES,DES,和已經廢棄的RC4,第二類摘要演算法，包括如MD5,SHA等。本文主要介紹AES,MD5,SHA三種最常用演算法的實現。
1 對稱密碼演算法－－AES
AES主要應用在關鍵資料和檔案的的保密同時又需要解密的情形，其加密金鑰和解密密鑰相同，根據密鑰長度分為128、192和256三種層級，密鑰長度越大安全性也就越大，但效能也就越低，根據實際業務的安全要求來決定就好。通常情況，對一些關鍵資料進行加密的對象都是字串，加密結果也以字串進行儲存，所以在設計介面的時候參數和傳回值均為字串。（關於關鍵參數的意義放在代碼後講解。）

1.1 加密過程 

-(NSString *)aes256_encrypt:(NSString *)key{  const char *cstr = [self cStringUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];  NSData *data = [NSData dataWithBytes:cstr length:self.length];    //對資料進行加密  char keyPtr[kCCKeySizeAES256+1];  bzero(keyPtr, sizeof(keyPtr));  [key getCString:keyPtr maxLength:sizeof(keyPtr) encoding:NSUTF8StringEncoding];  NSUInteger dataLength = [data length];  size_t bufferSize = dataLength + kCCBlockSizeAES128;  void *buffer = malloc(bufferSize);  size_t numBytesEncrypted = 0;  CCCryptorStatus cryptStatus = CCCrypt(kCCEncrypt, kCCAlgorithmAES,                     kCCOptionPKCS7Padding | kCCOptionECBMode,                     keyPtr, kCCKeySizeAES256,                     NULL,                     [data bytes], dataLength,                     buffer, bufferSize,                     &numBytesEncrypted);  if (cryptStatus == kCCSuccess)  {    NSData *result = [NSData dataWithBytesNoCopy:buffer length:numBytesEncrypted];    //base64    return [result base64EncodedStringWithOptions:NSDataBase64Encoding64CharacterLineLength];  }else  {    return nil;  }  }

1.2 解密過程

-(NSString *)aes256_decrypt:(NSString *)key{  NSData *data = [[NSData alloc] initWithBase64EncodedData:[self dataUsingEncoding:NSASCIIStringEncoding] options:NSDataBase64DecodingIgnoreUnknownCharacters];    //對資料進行解密  char keyPtr[kCCKeySizeAES256+1];  bzero(keyPtr, sizeof(keyPtr));  [key getCString:keyPtr maxLength:sizeof(keyPtr) encoding:NSUTF8StringEncoding];  NSUInteger dataLength = [data length];  size_t bufferSize = dataLength + kCCBlockSizeAES128;  void *buffer = malloc(bufferSize);  size_t numBytesDecrypted = 0;  CCCryptorStatus cryptStatus = CCCrypt(kCCDecrypt, kCCAlgorithmAES,                     kCCOptionPKCS7Padding | kCCOptionECBMode,                     keyPtr, kCCKeySizeAES256,                     NULL,                     [data bytes], dataLength,                     buffer, bufferSize,                     &numBytesDecrypted);  if (cryptStatus == kCCSuccess)  {    NSData* result = [NSData dataWithBytesNoCopy:buffer length:numBytesDecrypted];        return [[NSString alloc] initWithData:result encoding:NSUTF8StringEncoding];      }else  {    return nil;  }  }

1.3 介面調用樣本 

int main(int argc, const char * argv[]) {  @autoreleasepool  {        NSString *plainText = @"O57W05XN-EQ2HCD3V-LPJJ4H0N-ZFO2WHRR-9HAVXR2J-YTYXDQPK-SJXZXALI-FAIHJV";    NSString *key = @"12345678901234561234567890123456";        NSString *cryptText = [plainText aes256_encrypt:key];    NSLog(@"cryptText:\n%@",cryptText);        NSString *newPlainText = [cryptText aes256_decrypt:key];    NSLog(@"newPlainText:%@",newPlainText);        NSString *newCrypText3 = @"u7cKED8fscZ6Czs5eU7eMXnm6/5awKzWbUFk+D1jQdZIm5JUnKgqNzI/vmiwFPvY5qD5VIfH7qAJzjDSZXNkspG/b4if5bSkdfFp/3Aysbw=";    NSString *newPlainText3 = [newCrypText3 aes256_decrypt:key];    NSLog(@"newPlainText3:%@",newPlainText3);  }  return 0;}

1.4 關鍵參數的意義
要熟練掌握AES演算法的使用，必須要瞭解其幾種工作模式、初始化向量、填充模式等概念，通常情況還需要多平台保持一致的加解密結果，使用時務必多做確認。（可以使用線上網站加解密進行自我驗證。）
kCCKeySizeAES256
密鑰長度，枚舉類型，還有128，192兩種。
kCCBlockSizeAES128
塊長度，固定值 16（位元組，128位），由AES演算法內部加密細節決定，不過哪種方式、模式，均為此。
kCCAlgorithmAES　　
演算法名稱，不區分是128、192還是258。kCCAlgorithmAES128隻是曆史原因，與kCCAlgorithmAES值相同。
kCCOptionPKCS7Padding
填充模式，AES演算法內部加密細節決定AES的明文必須為64位的整數倍，如果位元不足，則需要補齊。kCCOptionPKCS7Padding表示，缺幾位就補幾個幾。比如缺少3位，則在明文後補3個3。iOS種只有這一種補齊方式，其它平台方式更多，如kCCOptionPKCS5Padding，kCCOptionZeroPadding。如果要實現一致性，則此處其它平台也要使用kCCOptionPKCS7Padding。
kCCOptionECBMode
工作模式，電子密碼本模式。此模式不需要初始化向量。iOS種只有兩種方式，預設是CBC模式，即塊加密模式。標準的AES除此外還有其它如CTR,CFB等方式。kCCOptionECBMode模式下多平台的要求不高，推薦使用。CBC模式，要求提供相同的初始化向量，多個平台都要保持一致，工作量加大，安全性更高，適合更高要求的情境使用。
base64
一種unicode到asci碼的映射，由於明文和密文標準加密前後都可能是漢字或者特殊字元，故為了直觀的顯示，通常會對明文和密文進行base64編碼。

2 摘要演算法
摘要演算法，具有單向無法復原的基本性質，速度快。 
2.1 訊息摘要演算法MD5
MD5演算法將任意明文（不為空白）映射位32位字串。數位簽章和複雜的加密系統中都有使用，單獨使用由於撞庫原因安全性較低。 

- (NSString *)md5HexDigest{  const char *cstr = [self cStringUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];    unsigned char result[CC_MD5_DIGEST_LENGTH];    CC_MD5(cstr, (unsigned int)strlen(cstr), result);    NSMutableString *output = [NSMutableString stringWithCapacity:CC_MD5_DIGEST_LENGTH * 2];    for(int i = 0; i < CC_MD5_DIGEST_LENGTH; i++)    [output appendFormat:@"%02x", result[i]];    return output;}

這裡將結果以16進位字串形式儲存，也可以進行base64等其它處理。

2.2 安全散列演算法SHA
SHA按結果的位元分為256、484、512三種基本方式，根據對結果的要求而選擇即可。通過CC_SHA256_DIGEST_LENGTH等枚舉類型進行設定。 

- (NSString *)sha256HexDigest{  const char *cstr = [self cStringUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];  NSData *data = [NSData dataWithBytes:cstr length:self.length];    uint8_t digest[CC_SHA256_DIGEST_LENGTH];    CC_SHA256(data.bytes, (unsigned int)data.length, digest);    NSMutableString* output = [NSMutableString stringWithCapacity:CC_SHA256_DIGEST_LENGTH * 2];    for(int i = 0; i < CC_SHA256_DIGEST_LENGTH; i++)    [output appendFormat:@"%02x", digest[i]];    return output;}

3 未完待續，後期介紹RSA非對稱密碼的使用。

以上就是本文的全部內容，希望對大家的學習有所協助，也希望大家多多支援雲棲社區。