iOS數據加密(Base64,散列函數,AES,RSA)

時間 2019-11-16

標籤 ios 數據加密 base64 base 散列函數 aes rsa 欄目 iOS 简体版

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Base64

base64是一種基於64個可打印字符來表示二進制數據的表示方法.嚴格來講它只能算做一種編碼方式. Base64編碼之因此稱爲Base64，是由於其使用64個字符來對任意數據進行編碼，同理有Base3二、Base16編碼git

做用:

1, 因爲某些系統中只能使用ASCII字符。Base64就是用來將非ASCII字符的數據轉換成ASCII字符的一種方法. 2, 使用SMTP協議（Simple Mail Transfer Protocol 簡單郵件傳輸協議）來發送郵件。由於這個協議是基於文本的協議，因此若是郵件中包含一幅圖片，咱們知道圖片的存儲格式是二進制數據（binary data），而非文本格式，咱們必須將二進制的數據編碼成文本格式，這時候Base 64 Encoding就派上用場了. 3, 經過base64將ASCII不可見字符轉換爲可見字符github

使用:

//編碼
- (NSString *)base64EncodedString;{
NSData *data = [self dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
return [data base64EncodedStringWithOptions:0];
}

//解碼
- (NSString *)base64DecodedString{
NSData *data = [[NSData alloc]initWithBase64EncodedString:self options:0];
return [[NSString alloc]initWithData:data encoding:NSUTF8StringEncoding];
}
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MD5

MD5(消息摘要算法第五版)爲計算機安全領域普遍使用的一種散列函數，用以提供消息的完整性保護.算法

特色:

一、壓縮性：任意長度的數據，算出的MD5值長度都是固定的(32摘要)。二、容易計算：從原數據計算出MD5值很容易。三、抗修改性：對原數據進行任何改動，哪怕只修改1個字節，所獲得的MD5值都有很大區別。四、強抗碰撞(難逆向)：已知原數據和其MD5值，想找到一個具備相同MD5值的數據（即僞造數據）是很是困難的。安全

做用

1, 數字簽名, 當咱們傳遞敏感信息時,能夠爲利用MD5+時間戳+鹽爲消息添加惟一的數字簽名,當服務端得到數據後,用相同算法再次簽名.進行比較若不一致則數據遭到篡改. 2, 文件驗證, 咱們在下載文件時,因爲複雜的網絡環境,咱們下載的文件可能會有內容丟失或篡改的可能性.(例如咱們從服務器獲取的H5文件遭到了JS注入),利用MD5能夠有效防止這些事情的發生.bash

同類算法

SHA-1:服務器

會產生一個160位的消息摘要,SHA-1的安全性在2000年之後已經不被大多數的加密場景所接受。2017年荷蘭密碼學研究小組CWI和Google正式宣佈攻破了SHA-1.網絡

SHA-2:app

2001年發佈，包括SHA-22四、SHA-25六、SHA-38四、SHA-5十二、SHA-512/22四、SHA-512/256。雖然至今還沒有出現對SHA-2有效的攻擊，它的算法跟SHA-1基本上仍然類似；所以有些人開始發展其餘替代的散列算法。函數

SHA-3:ui

2015年正式發佈，SHA-3並非要取代SHA-2，由於SHA-2目前並無出現明顯的弱點。因爲對MD5出現成功的破解，以及對SHA-0和SHA-1出現理論上破解的方法，NIST感受須要一個與以前算法不一樣的，可替換的加密散列算法，也就是如今的SHA-3。

實現

這裏是對字符串的散列計算,若對文件則須要先讀取文件流再去散列. 須要: import <CommonCrypto/CommonDigest.h>

MD5

- (NSString *)md5String {
    const char *str = self.UTF8String;
    uint8_t buffer[CC_MD5_DIGEST_LENGTH];
    CC_MD5(str, (CC_LONG)strlen(str), buffer);
    return [self stringFromBytes:buffer length:CC_MD5_DIGEST_LENGTH];
}
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SHA-1:

- (NSString *)sha1String {
    const char *str = self.UTF8String;
    uint8_t buffer[CC_SHA1_DIGEST_LENGTH];
    
    CC_SHA1(str, (CC_LONG)strlen(str), buffer);
    
    return [self stringFromBytes:buffer length:CC_SHA1_DIGEST_LENGTH];
}

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SHA256:

- (NSString *)sha256String {
    const char *str = self.UTF8String;
    uint8_t buffer[CC_SHA256_DIGEST_LENGTH];
    
    CC_SHA256(str, (CC_LONG)strlen(str), buffer);
    
    return [self stringFromBytes:buffer length:CC_SHA256_DIGEST_LENGTH];
}
複製代碼

SHA512:

- (NSString *)sha512String {
    const char *str = self.UTF8String;
    uint8_t buffer[CC_SHA512_DIGEST_LENGTH];
    
    CC_SHA512(str, (CC_LONG)strlen(str), buffer);
    
    return [self stringFromBytes:buffer length:CC_SHA512_DIGEST_LENGTH];
}
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SHA3:

須要在github上下載keccak代碼包 :https://github.com/gvanas/KeccakCodePackage

大文件的計算:

這裏以MD5爲例:

#define FileHashDefaultChunkSizeForReadingData 4096

- (NSString *)fileMD5Hash {
    //打開一個文件準備讀取
    NSFileHandle *fp = [NSFileHandle fileHandleForReadingAtPath:self];
    if (fp == nil) {
    //若路徑爲文件夾這種的(如:.framework)則會返回Null
        return nil;
    }
    //建立MD5變量
    CC_MD5_CTX hashCtx;
    //初始化MD5變量
    CC_MD5_Init(&hashCtx);
    
    while (YES) {
        @autoreleasepool {
        //讀取文件指定長度數據,循環讀取避免一次加載到內存過大
            NSData *data = [fp readDataOfLength:FileHashDefaultChunkSizeForReadingData];
            //準備MD5加密,將內容上傳
            CC_MD5_Update(&hashCtx, data.bytes, (CC_LONG)data.length);
            
            if (data.length == 0) {
                break;
            }
        }
    }
    //關閉文件
    [fp closeFile];
    
    //建立MD5結果緩衝區
    uint8_t buffer[CC_MD5_DIGEST_LENGTH];
    //將MD5結果寫進緩衝區
    CC_MD5_Final(buffer, &hashCtx);
    
    //原始數據轉換爲字符串
    return [self stringFromBytes:buffer length:CC_MD5_DIGEST_LENGTH];
}

- (NSString *)stringFromBytes:(uint8_t *)bytes length:(int)length {
    NSMutableString *strM = [NSMutableString string];
    
    for (int i = 0; i < length; i++) {
        [strM appendFormat:@"%02x", bytes[i]];
    }
    
    return [strM copy];
}
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對於其餘的算法文件加密方式也是這樣的,它們都是由CommonCrypto庫提供的.

HMAC散列計算(加鹽)

HMAC是密鑰相關的哈希運算消息認證碼，HMAC運算利用哈希算法，以一個密鑰和一個消息爲輸入，生成一個消息摘要做爲輸出。 HMAC算法更象是一種加密算法，它引入了密鑰，其安全性已經不徹底依賴於所使用的HASH算法,有些相似對稱加密,可是是不可逆的那種~. 以MD5爲例:

- (NSString *)hmacMD5StringWithKey:(NSString *)key {
    const char *keyData = key.UTF8String;
    const char *strData = self.UTF8String;
    //切換其餘散列函數替換這裏(如:CC_SHA256_DIGEST_LENGTH)
    uint8_t buffer[CC_MD5_DIGEST_LENGTH];
        //切換其餘散列函數替換這裏(如:kCCHmacAlgSHA256)
    CCHmac(kCCHmacAlgMD5, keyData, strlen(keyData), strData, strlen(strData), buffer);
    
   //切換其餘散列函數替換這裏(如:CC_SHA256_DIGEST_LENGTH)
    return [self stringFromBytes:buffer length:CC_MD5_DIGEST_LENGTH];
}
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AES(對稱加密)

簡介

美國國家標準技術研究所在2001年發佈了高級加密標準（AES）。 AES是基於數據塊的加密方式，即，每次處理的數據是一塊（16字節），當數據不是16字節的倍數時填充，這就是所謂的分組密碼（區別於基於比特位的流密碼），16字節是分組長度。

AES在軟件及硬件上都能快速地加解密，相對來講較易於實現，

實現

在使用AES時要配置幾個加密參數,只有都一致才能使客戶端與服務端結果一致.

參數配置

密鑰長度

key常見的長度有三種：12八、192和256 bits

加密模式

AES屬於塊加密（Block Cipher），塊加密中有CBC、ECB、CTR、OFB、CFB等幾種工做模式.

ECB

是一種基礎的加密方式,AES默認沒收,密文被分割成分組長度相等的塊（不足補齊），而後單獨一個個加密,一個個輸出組成密文.

CBC

這個模式是鏈式的,後一塊須要前一塊作基礎，第一塊須要一個須要初始化向量IV作基礎. 相同的輸入產生不一樣的輸出. 能看到的數據是「明文+IV」或「明文+前一個密文」的亂碼，因此能隱藏明文.

因此加密/解密須要: 明文/密文 + 祕鑰 + 初始向量參數

填充方式

由於AES的算法是把明文分組再處理的,他要求每一個分組(16字節)是「滿」的,即明文長度必須被16字節整除.

因此明文最後不足的16字節的要先進行數據填充,把不足16字節的最後一組補成16字節.

CFB,OFB和CTR模式因爲與key進行加密操做的是上一塊加密後的密文,所以不須要對最後一段明文進行填充. 在iOS SDK中提供了PKCS7Padding.

初始向量

正如在CBC模式哪裏介紹的,開始加密時,從哪裏開始就是初始向量,如不設置則系統默認爲0;

代碼

NSString *const kInitVector = @"初始向量";

size_t const kKeySize = kCCKeySizeAES256;//祕鑰長度

+ (NSData *)encryptAES:(NSData *)content key:(NSString *)key {
    
    NSData *contentData = content;
    NSUInteger dataLength = contentData.length;
    
    //設置加密祕鑰,因C字符串結束符爲'\0' 因此大小+1
    char keyPtr[kKeySize + 1];
    memset(keyPtr, 0, sizeof(keyPtr));
    //應確保大小小於等於16個字節.
    [key getCString:keyPtr maxLength:sizeof(keyPtr) encoding:NSUTF8StringEncoding];
    
    //密文長度 = 明文長度+祕鑰長度
    size_t encryptSize = dataLength + kCCBlockSizeAES128;
    void *encryptedBytes = malloc(encryptSize);
    
    //密文接受指針
    size_t actualOutSize = 0;
    
    //初始向量
    NSData *initVector = [kInitVector dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
    
    CCCryptorStatus cryptStatus = CCCrypt(kCCEncrypt,               //是加密仍是解密
                                          kCCAlgorithmAES,          //加密/解密方式
                                          kCCOptionPKCS7Padding,    //PKCS7Padding
                                          keyPtr,                   //祕鑰
                                          kKeySize,                 //祕鑰大小
                                          initVector.bytes,         //初始向量
                                          contentData.bytes,        //明文/密文
                                          dataLength,               //明文/密文大小
                                          encryptedBytes,           //結果: 密文/明文緩衝區
                                          encryptSize,              //結果: 密文/明文大小
                                          &actualOutSize);          //結果指針
    
    if (cryptStatus == kCCSuccess) {
        // 成功
        return [NSData dataWithBytesNoCopy:encryptedBytes length:actualOutSize];
    }
    //釋放
    free(encryptedBytes);
    return nil;
}
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RSA

原理

數學基礎

任意給定正整數n，請問在小於等於n的正整數之中，有多少個與n構成互質的數.計算這個值的函數爲歐拉函數: 如: φ(8) = 4.

若n爲質數則: φ(n) = n-1 原理3 若n爲質數的n次方則: φ(p^k) = p^k - p^(k-1) 若n爲兩個互質整數之積則: φ(p1 * p2) = φ(p1)φ(p2) 原理1 若正整數 a和n互質則: a^φ(n) 被n除的餘數爲1 則: a^φ(n) %n=1 歐拉定理 若正整數a和質數p互質則: a^p-1 %p=1 //費馬小定理若正整數a和n互質,則必定能夠找到正整數b 使: ab%n=1, b爲a的模反元素. 原理2