Base64
base64是一種基于64個可打印字符來表示二進制數(shù)據(jù)的表示方法.嚴(yán)格來說它只能算作一種編碼方式.
Base64編碼之所以稱為Base64，是因為其使用64個字符來對任意數(shù)據(jù)進行編碼肄方，同理有Base32愁拭、Base16編碼
作用:
1, 由于某些系統(tǒng)中只能使用ASCII字符庭砍。Base64就是用來將非ASCII字符的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成ASCII字符的一種方法.
2, 使用SMTP協(xié)議 （Simple Mail Transfer Protocol 簡單郵件傳輸協(xié)議）來發(fā)送郵件噪叙。因為這個協(xié)議是基于文本的協(xié)議世澜，所以如果郵件中包含一幅圖片怔昨，我們知道圖片的存儲格式是二進制數(shù)據(jù)（binary data）雀久，而非文本格式，我們必須將二進制的數(shù)據(jù)編碼成文本格式趁舀，這時候Base 64 Encoding就派上用場了.
3, 通過base64將ASCII不可見字符轉(zhuǎn)換為可見字符
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];
}
MD5
MD5(消息摘要算法第五版)為計算機安全領(lǐng)域廣泛使用的一種散列函數(shù)赖捌，用以提供消息的完整性保護.
特點:
1、壓縮性：任意長度的數(shù)據(jù)，算出的MD5值長度都是固定的(32摘要)越庇。
2罩锐、容易計算：從原數(shù)據(jù)計算出MD5值很容易。
3卤唉、抗修改性：對原數(shù)據(jù)進行任何改動涩惑，哪怕只修改1個字節(jié)，所得到的MD5值都有很大區(qū)別桑驱。
4竭恬、強抗碰撞(難逆向)：已知原數(shù)據(jù)和其MD5值，想找到一個具有相同MD5值的數(shù)據(jù)（即偽造數(shù)據(jù)）是非常困難的熬的。
作用
1, 數(shù)字簽名, 當(dāng)我們傳遞敏感信息時,可以為利用MD5+時間戳+鹽 為消息添加唯一的數(shù)字簽名,當(dāng)服務(wù)端獲得數(shù)據(jù)后,用相同算法再次簽名.進行比較 若不一致 則數(shù)據(jù)遭到篡改.
2, 文件驗證, 我們在下載文件時,由于復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,我們下載的文件可能會有內(nèi)容丟失或篡改的可能性.(例如我們從服務(wù)器獲取的H5文件遭到了JS注入),利用MD5可以有效防止這些事情的發(fā)生.
同類算法
SHA-1:
會產(chǎn)生一個160位的消息摘要,SHA-1的安全性在2000年以后已經(jīng)不被大多數(shù)的加密場景所接受痊硕。2017年荷蘭密碼學(xué)研究小組CWI和Google正式宣布攻破了SHA-1.
SHA-2:
2001年發(fā)布，包括SHA-224押框、SHA-256岔绸、SHA-384、SHA-512橡伞、SHA-512/224盒揉、SHA-512/256。雖然至今尚未出現(xiàn)對SHA-2有效的攻擊兑徘，它的算法跟SHA-1基本上仍然相似刚盈；因此有些人開始發(fā)展其他替代的散列算法。
SHA-3:
2015年正式發(fā)布道媚，SHA-3并不是要取代SHA-2扁掸，因為SHA-2目前并沒有出現(xiàn)明顯的弱點。由于對MD5出現(xiàn)成功的破解最域，以及對SHA-0和SHA-1出現(xiàn)理論上破解的方法谴分，NIST感覺需要一個與之前算法不同的，可替換的加密散列算法镀脂，也就是現(xiàn)在的SHA-3牺蹄。
實現(xiàn)
這里是對字符串的散列計算,若對文件則需要先讀取文件流再去散列.
需要: 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];
}
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];
}
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];
}
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];
}
SHA3:
需要在github上下載keccak代碼包 :https://github.com/gvanas/KeccakCodePackage
大文件的計算:
這里以MD5為例:
#define FileHashDefaultChunkSizeForReadingData 4096
- (NSString *)fileMD5Hash {
//打開一個文件準(zhǔn)備讀取
NSFileHandle *fp = [NSFileHandle fileHandleForReadingAtPath:self];
if (fp == nil) {
//若路徑為文件夾這種的(如:.framework)則會返回Null
return nil;
}
//創(chuàng)建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(shù)據(jù),循環(huán)讀取避免一次加載到內(nèi)存過大
NSData *data = [fp readDataOfLength:FileHashDefaultChunkSizeForReadingData];
//準(zhǔn)備MD5加密,將內(nèi)容上傳
CC_MD5_Update(&hashCtx, data.bytes, (CC_LONG)data.length);
if (data.length == 0) {
break;
}
}
}
//關(guān)閉文件
[fp closeFile];
//創(chuàng)建MD5結(jié)果緩沖區(qū)
uint8_t buffer[CC_MD5_DIGEST_LENGTH];
//將MD5結(jié)果寫進緩沖區(qū)
CC_MD5_Final(buffer, &hashCtx);
//原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為字符串
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];
}
對于其他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(guān)的哈希運算消息認(rèn)證碼，HMAC運算利用哈希算法薄翅，以一個密鑰和一個消息為輸入沙兰，生成一個消息摘要作為輸出。
HMAC算法更象是一種加密算法翘魄，它引入了密鑰鼎天，其安全性已經(jīng)不完全依賴于所使用的HASH算法,有些類似對稱加密,但是是不可逆的那種~.
以MD5為例:
- (NSString *)hmacMD5StringWithKey:(NSString *)key {
const char *keyData = key.UTF8String;
const char *strData = self.UTF8String;
//切換其他散列函數(shù)替換這里(如:CC_SHA256_DIGEST_LENGTH)
uint8_t buffer[CC_MD5_DIGEST_LENGTH];
//切換其他散列函數(shù)替換這里(如:kCCHmacAlgSHA256)
CCHmac(kCCHmacAlgMD5, keyData, strlen(keyData), strData, strlen(strData), buffer);
//切換其他散列函數(shù)替換這里(如:CC_SHA256_DIGEST_LENGTH)
return [self stringFromBytes:buffer length:CC_MD5_DIGEST_LENGTH];
}
AES(對稱加密)
簡介
美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所在2001年發(fā)布了高級加密標(biāo)準(zhǔn)（AES）。
AES是基于數(shù)據(jù)塊的加密方式暑竟，
即斋射，每次處理的數(shù)據(jù)是一塊（16字節(jié)），當(dāng)數(shù)據(jù)不是16字節(jié)的倍數(shù)時填充，
這就是所謂的分組密碼（區(qū)別于基于比特位的流密碼）罗岖，16字節(jié)是分組長度涧至。
AES在軟件及硬件上都能快速地加解密，相對來說較易于實現(xiàn)桑包，
實現(xiàn)
在使用AES時要配置幾個加密參數(shù),只有都一致才能使 客戶端與服務(wù)端 結(jié)果一致.
參數(shù)配置
密鑰長度
key常見的長度有三種：128南蓬、192和256 bits
加密模式
AES屬于塊加密（Block Cipher），塊加密中有CBC哑了、ECB赘方、CTR、OFB弱左、CFB等幾種工作模式.
ECB
是一種基礎(chǔ)的加密方式,AES默認(rèn)沒收,密文被分割成分組長度相等的塊（不足補齊）蒜焊，然后單獨一個個加密,一個個輸出組成密文.
CBC
這個模式是鏈?zhǔn)降?后一塊需要前一塊做基礎(chǔ)，第一塊需要一個需要初始化向量IV做基礎(chǔ).
相同的輸入產(chǎn)生不同的輸出.
能看到的數(shù)據(jù)是“明文+IV”或“明文+前一個密文”的亂碼科贬，所以能隱藏明文.
所以加密/解密 需要: 明文/密文 + 秘鑰 + 初始向量參數(shù)
填充方式
因為AES的算法是把明文分組再處理的,他要求每個分組(16字節(jié))是“滿”的,即明文長度必須被16字節(jié)整除.
所以明文最后不足的16字節(jié)的要先進行數(shù)據(jù)填充,把不足16字節(jié)的最后一組補成16字節(jié).
CFB,OFB和CTR模式由于與key進行加密操作的是上一塊加密后的密文,因此不需要對最后一段明文進行填充.
在iOS SDK中提供了PKCS7Padding.
初始向量
正如在CBC模式哪里介紹的,開始加密時,從哪里開始就是初始向量,如不設(shè)置則系統(tǒng)默認(rèn)為0;
代碼
NSString *const kInitVector = @"初始向量";
size_t const kKeySize = kCCKeySizeAES256;//秘鑰長度
+ (NSData *)encryptAES:(NSData *)content key:(NSString *)key {
NSData *contentData = content;
NSUInteger dataLength = contentData.length;
//設(shè)置加密秘鑰,因C字符串結(jié)束符為'\0' 所以大小+1
char keyPtr[kKeySize + 1];
memset(keyPtr, 0, sizeof(keyPtr));
//應(yīng)確保大小小于等于16個字節(jié).
[key getCString:keyPtr maxLength:sizeof(keyPtr) encoding:NSUTF8StringEncoding];
//密文長度 = 明文長度+秘鑰長度
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, //是加密還是解密
kCCAlgorithmAES, //加密/解密方式
kCCOptionPKCS7Padding, //PKCS7Padding
keyPtr, //秘鑰
kKeySize, //秘鑰大小
initVector.bytes, //初始向量
contentData.bytes, //明文/密文
dataLength, //明文/密文大小
encryptedBytes, //結(jié)果: 密文/明文緩沖區(qū)
encryptSize, //結(jié)果: 密文/明文大小
&actualOutSize); //結(jié)果指針
if (cryptStatus == kCCSuccess) {
// 成功
return [NSData dataWithBytesNoCopy:encryptedBytes length:actualOutSize];
}
//釋放
free(encryptedBytes);
return nil;
}
RSA
原理
數(shù)學(xué)基礎(chǔ)
任意給定正整數(shù)n，請問在小于等于n的正整數(shù)之中鳖悠，有多少個與n構(gòu)成互質(zhì)的數(shù).計算這個值的函數(shù)為 歐拉函數(shù): 如: φ(8) = 4.
若n為質(zhì)數(shù) 則: φ(n) = n-1 原理3
若n為質(zhì)數(shù)的n次方 則: φ(p^k) = p^k - p^(k-1)
若n為兩個互質(zhì)整數(shù)之積 則: φ(p1 * p2) = φ(p1)φ(p2) 原理1
若正整數(shù) a和n互質(zhì) 則: a^φ(n) 被n除的余數(shù)為1 則: a^φ(n) %n=1 歐拉定理
若正整數(shù)a和質(zhì)數(shù)p互質(zhì) 則: a^p-1 %p=1 //費馬小定理
若正整數(shù)a和n互質(zhì),則一定可以找到正整數(shù)b 使: ab%n=1, b為a的模反元素. 原理2
秘鑰生成
1, 隨機生成兩個不等質(zhì)數(shù)p和q 如 p=61 q=53
2, 求出pq乘積n n=p * q= 61*53=3233.
這里n的長度即為,秘鑰長度,如3233為二進制12位,RSA秘鑰一般為1024位.
3, 計算φ(n)
根據(jù) 原理1 φ(n) = φ(p)φ(q) = (p-1)(q-1) = 3120
4, 隨機選擇一個整數(shù)e 條件為 1<e<φ(n) 且 e與φ(n)互質(zhì)
假如選擇 17
5, 獲取e對于φ(n)的模反元素d
ed%φ(n)=1 ---> ed -1 = kφ(n) ---> 17d + 3120k = 1
通過擴展歐幾里德算法 可得到一組整數(shù)解 d=2753 k=-15
6, 這里 n和e 為公鑰 n和d 為私鑰
加密(此處為公鑰加密 n e)
對明文信息m 加密 注意:m為正整數(shù),且m須小于n
m^e % n = c這里的c就是加密后得到的密文
65^17 % 3233 = 2790 這里2790就是加密后的密文
解密(n d)
解密原理
解密規(guī)則為: c^d %n = m
因為加密過程為: m^e % n = c ---> c = m^e - kn
若想證明解密規(guī)則成立 則等同于證明 (m^e - kn)^d % n = m 成立
(m^e - kn)^d % n = m ---> m^ed % n = m
由于在制作公私鑰 的第5步 所以:
ed%φ(n)=1 ---> ed = hφ(n)+1
將ed代入須證明公式:
m^ed % n = m ---> m^hφ(n)+1 % n = m
若m n 互質(zhì)
m^hφ(n)+1 % n = m ---> ((mφ(n))h * m) % n = m
由于歐拉定理 m^φ(n) %n=1可得
((mφ(n))h * m) % n = m ---> (1^h * m) % n = m 則解密公式成立
若m n 不互質(zhì)
因為制作公私鑰 的第1步 n = p * q
因為加密方法 m^e % n = c , 且因 m<n(這里是在制作時要求的) 所以 c肯定不為0 由此可得 m 與 n 不為互質(zhì)關(guān)系.
由于 n = pq 且 pq互質(zhì) 所以 n有且只有 p q 兩個因子. 然而 m n有公因子 所以 m n 的公因子 必定為 q或p的整數(shù)倍. 所以 m = kp 或 kq
以 m=kp為例 因為上面描述的關(guān)系 m<n , m n不互質(zhì), n = qp 所以 k與q互質(zhì) ---> m與q互質(zhì)
由歐拉定理得:
m^φ(q) % q = 1 ---> 由于q為質(zhì)數(shù) ---> m^q-1 % q = 1 --> (kp)^q-1 % q = 1
因為 k與q互質(zhì) p與q互質(zhì) --> ((kp)^q-1 * kp)%q = kp
進一步可以確定該式成立: (((kp)^h(p-1)(q-1)) * kp)%q = kp 因為p為質(zhì)數(shù) h為任一整數(shù)
由原理1和原理3(((kp)^h(p-1)(q-1)) * kp)%q = kp ---> (kp)^hφ(n)+1 %q=kp
由于 ed%φ(n)=1,且m=kp 所以將h匹配為合適的值得 (kp)^ed %q = kp ---> (m)^ed = tq +m t為整數(shù).
兩側(cè)同除m得: (m)^ed-1 = tq/m +1 由于ed為整數(shù),m為整數(shù) 故tq/m為整數(shù). 因q與m互質(zhì) 所以t為m的整數(shù)倍 --> t = yp ---> m^ed = yn+m ---> m^ed % n = m
由于加密方式 m^e % n = c ---> c^d % n = m
安全性討論
若想破解RSA 則需要在已知 n e的情況下 求 d 因為
因為 ed%φ(n)=1 所以需知道 φ(n)
因為 φ(n) = (p-1)(q-1) 所以需求得 qp
因為 qp=n 所以得將n因式分解
而因式分解是十分困難的 特別是對于 特大整數(shù)的因式分解. 由于 名文m 需小于 秘鑰長度n 所以常用來加密 對稱加密的秘鑰.
iOS實現(xiàn)
參考鏈接:iOS中使用RSA加密
在iOS中使用RSA加密解密 需要使用到.der 和 .p12 后綴格式文件.
.p12 格式文件是用來加密的 私鑰
.der 格式文件用來解密的 公鑰
添加動態(tài)庫 Security.framework
具體實現(xiàn)太長,我匯總了一個類 github鏈接
感興趣可以下下來看看 如果幫到你 點個Star鼓勵一蛤~
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