"靜待花開：iOS密碼學(xué)算法解讀"

上一篇文章: "事半功倍：手機遠(yuǎn)程調(diào)試效率倍增"

密碼學(xué)，作為一門研究數(shù)據(jù)加密和解密的學(xué)科框产，不僅僅是一種技術(shù)，更是一種保護隱私和信息安全的重要手段赔硫。

它涉及到許多領(lǐng)域倒谷，包括算法、數(shù)學(xué)倔撞、計算機科學(xué)等等。

從最古老的凱撒密碼慕趴，到當(dāng)今復(fù)雜的RSA加密算法痪蝇，密碼學(xué)在保護我們的通信、交易和個人隱私方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用冕房。

本文將探討密碼學(xué)的基本概念躏啰、主要應(yīng)用領(lǐng)域以及一些流行的加密算法。

通過對密碼學(xué)的介紹耙册，我們可以更好地理解數(shù)字世界中的隱私保護和信息安全問題给僵，從而更加安全地使用數(shù)字化技術(shù)。

密碼學(xué)

客戶端向服務(wù)器發(fā)送的數(shù)據(jù)包中详拙，一些參數(shù)的來源可能是隨機生成的想际、使用標(biāo)準(zhǔn)算法加密的，或者是經(jīng)過開發(fā)者自行設(shè)計的加密算法生成的溪厘。

在iOS中胡本，存在一系列現(xiàn)成的系統(tǒng)API供開發(fā)者調(diào)用。開發(fā)者必須使用固定的方法名來訪問這些API畸悬。因此侧甫，我們需要學(xué)習(xí)如何正確地利用這些API進行開發(fā)。

開發(fā)者也可以選擇自行實現(xiàn)算法蹋宦，或者使用他人編寫的模塊披粟。這些算法的運行不依賴于系統(tǒng)API，因此方法名可以被混淆冷冗。你需要做的是根據(jù)各種標(biāo)準(zhǔn)算法的特征守屉，去識別是否為標(biāo)準(zhǔn)算法。

常用的加密算法

消息摘要算法(散列函數(shù),哈希函數(shù))

MD5 SHA Hmac

對稱加密算法

DES 3DES AES

非對稱加密算法

RSA

在學(xué)習(xí)加密算法之前蒿辙，先了解一下編碼是很重要的拇泛。

Hex編碼 是一種編碼滨巴，而非加密

Hex編碼是一種將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為十六進制形式表示的編碼方式，每個字節(jié)被表示為兩個十六進制數(shù)字俺叭，常用于網(wǎng)絡(luò)通信恭取、數(shù)據(jù)存儲等領(lǐng)域。


    char* hexStr = "字符串";

    NSMutableString* resultStr = [NSMutableString string];

    for (int i = 0; i < strlen(hexStr); i++) {

        [resultStr appendFormat:@"%.2x", hexStr[i]];

    }

    NSLog(@"%@", resultStr);

Base64

Base64是一種將二進制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成文本字符串的編碼方式熄守，常用于網(wǎng)絡(luò)傳輸和數(shù)據(jù)存儲,而非加密算法蜈垮。


    char* hexStr = "字符串";

    NSData* data = [NSData dataWithBytes:hexStr length:strlen(hexStr)];

    NSString* result = [data base64EncodedStringWithOptions:0];

    NSLog(@"%@", result);

消息摘要算法

又稱單向散列函數(shù)或哈希函數(shù)，是一種將輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為固定長度輸出的算法裕照。

一般應(yīng)用于校驗數(shù)據(jù)完整性,簽名sign

算法特點

不同長度的輸入攒发，產(chǎn)生固定長度的輸出

散列后的密文不可逆

散列后的結(jié)果唯一

可能存在哈希碰撞，即不同的輸入可能會產(chǎn)生相同的輸出晋南。

常見算法

MD5 SHA-1 SHA-256 SHA-512 HmacMD5 HmacSHA1 HmacSHA256 HmacSHA512等等

MD5加密


    const char* str = "字符串";

    unsigned char result[16];

    CC_MD5(str, (CC_LONG)strlen(str), result);

    NSMutableString* resultStr = [NSMutableString string];

    for (int i = 0; i < 16; i++) {

        [resultStr appendFormat:@"%.2x", result[i]];

    }

    NSLog(@"%@", resultStr);

SHA1加密


    const char* str = "字符串";

    unsigned char result[20];

    CC_SHA1(str, (CC_LONG)strlen(str), result);

    NSMutableString* resultStr = [NSMutableString string];

    for (int i = 0; i < 20; i++) {

        [resultStr appendFormat:@"%.2x", result[i]];

    }

    NSLog(@"%@", resultStr);

HMAC算法

HMAC算法與MD和SHA的主要區(qū)別在于引入了一個密鑰惠猿，這個密鑰可以是隨機生成的。


    const char* key = "key";

    const char* str = "字符串";

    unsigned char result[16];

    CCHmac(kCCHmacAlgMD5, key, strlen(key), str, strlen(str), result);

    NSMutableString* resultStr = [NSMutableString string];

    for (int i = 0; i < 16; i++) {

        [resultStr appendFormat:@"%.2x", result[i]];

    }

    NSLog(@"%@", resultStr);

對稱加密算法

如果加密和解密使用相同的密鑰搬俊，即對稱加密算法紊扬。

對稱加密算法的密鑰可以隨機生成蜒茄，但通常有一定的位數(shù)要求唉擂。對稱加密算法對輸入數(shù)據(jù)的長度沒有特定要求，且加密速度較快檀葛。

對稱加密分類


RC4: 以字節(jié)流的方式,依次加密明文/解密密文的每一個字節(jié) 

DES,3DES,AES: 分組加密: 將明文消息分組,每組進行加密

應(yīng)用模式

ECB

電子密碼本模式,每一塊數(shù)據(jù),獨立加密玩祟。

相同的明文塊會被加密成相同的密文塊，因此不適合加密重復(fù)性高的數(shù)據(jù)屿聋。

無初始向量空扎，容易受到密碼本重放攻擊，一般情況下很少用润讥。

CBC

密碼分組鏈接模式

每個數(shù)據(jù)塊的加密都依賴于前一個數(shù)據(jù)塊的密文转锈。

需要一個初始向量（IV）來增加獨一性，提高安全性楚殿。

密文的每個分組都與前一個密文分組相關(guān)聯(lián)撮慨，使得更難受到攻擊。

如果一個數(shù)據(jù)塊在傳遞是丟失或改變脆粥，后面的數(shù)據(jù)將無法正常解密砌溺。

ECB模式


    const char* key = "12345678";

    const char* plaintext = "";

    unsigned char result[32];

    size_t realLen = 0;

    CCCrypt(kCCEncrypt, kCCAlgorithmDES, kCCOptionECBMode | kCCOptionPKCS7Padding, key, 8, NULL, plaintext, strlen(plaintext), result, 32, &realLen);

    NSMutableString* resultStr = [NSMutableString string];

    for (int i = 0; i < realLen; i++) {

        [resultStr appendFormat:@"%.2x", result[i]];

    }

    NSLog(@"%@", resultStr);

CBC模式

    const char* key = "";

    const char* iv  = "";

    const char* plaintext = "";

    unsigned char result[32];

    size_t realLen = 0;

    CCCrypt(kCCEncrypt, kCCAlgorithmDES, kCCOptionPKCS7Padding, key, 8, iv, plaintext, strlen(plaintext), result, 32, &realLen);

    NSMutableString* resultStr = [NSMutableString string];

    for (int i = 0; i < realLen; i++) {

        [resultStr appendFormat:@"%.2x", result[i]];

    }

    NSLog(@"%@", resultStr);

非對稱加密

需要生成一個密鑰對，其中包含公鑰和私鑰变隔。

公鑰用于加密數(shù)據(jù)规伐，私鑰用于解密；私鑰用于加密數(shù)據(jù)匣缘，公鑰用于解密猖闪。

通常情況下鲜棠，公鑰是公開的，私鑰需要保密萧朝。私鑰包含了公鑰岔留，但無法從公鑰推導(dǎo)出私鑰。

iOS提供了Security.framework來支持RSA算法的實現(xiàn)检柬。你可以使用SecKey類來生成RSA密鑰對献联、加密和解密數(shù)據(jù)，以及進行數(shù)字簽名和驗證何址。這樣的功能可以在iOS應(yīng)用程序中實現(xiàn)安全的數(shù)據(jù)傳輸和存儲里逆。

總結(jié)

iOS密碼學(xué)涵蓋了多種加密算法和哈希算法，其中主要包括AES用爪、DES原押、3DES、RSA和哈希算法（如SHA-256等）偎血。

這些算法在iOS應(yīng)用中扮演著重要角色诸衔，用于數(shù)據(jù)加密、數(shù)字簽名和數(shù)據(jù)完整性驗證等方面颇玷。

對稱加密算法如AES笨农、DES和3DES適用于數(shù)據(jù)加密和解密，而非對稱加密算法RSA則用于密鑰交換和數(shù)字簽名帖渠。

同時谒亦，哈希算法被用于生成數(shù)據(jù)的摘要，用于驗證數(shù)據(jù)的完整性空郊。

iOS開發(fā)者可以根據(jù)應(yīng)用需求選擇適當(dāng)?shù)募用芩惴ê凸Ｋ惴▉肀Ｗo數(shù)據(jù)的安全性和完整性份招。