Base64
base64是一種基於64個可列印字元來表示二進位制資料的表示方法.嚴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個字元來對任意資料進行編碼，同理有Base32、Base16編碼
作用:
1, 由於某些系統中只能使用ASCII字元。Base64就是用來將非ASCII字元的資料轉換成ASCII字元的一種方法. 2, 使用SMTP協議 （Simple Mail Transfer Protocol 簡單郵件傳輸協議）來傳送郵件。因為這個協議是基於文字的協議，所以如果郵件中包含一幅圖片，我們知道圖片的儲存格式是二進位制資料（binary data），而非文字格式，我們必須將二進位制的資料編碼成文字格式，這時候Base 64 Encoding就派上用場了. 3, 通過base64將ASCII不可見字元轉換為可見字元
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];
}
複製程式碼MD5
MD5(訊息摘要演算法第五版)為電腦保安領域廣泛使用的一種雜湊函式，用以提供訊息的完整性保護.
特點:
1、壓縮性：任意長度的資料，算出的MD5值長度都是固定的(32摘要)。 2、容易計算：從原資料計算出MD5值很容易。 3、抗修改性：對原資料進行任何改動，哪怕只修改1個位元組，所得到的MD5值都有很大區別。 4、強抗碰撞(難逆向)：已知原資料和其MD5值，想找到一個具有相同MD5值的資料（即偽造資料）是非常困難的。
作用
1, 數字簽名, 當我們傳遞敏感資訊時,可以為利用MD5+時間戳+鹽 為訊息新增唯一的數字簽名,當服務端獲得資料後,用相同演算法再次簽名.進行比較 若不一致 則資料遭到篡改. 2, 檔案驗證, 我們在下載檔案時,由於複雜的網路環境,我們下載的檔案可能會有內容丟失或篡改的可能性.(例如我們從伺服器獲取的H5檔案遭到了JS注入),利用MD5可以有效防止這些事情的發生.
同類演算法
SHA-1:
會產生一個160位的訊息摘要,SHA-1的安全性在2000年以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.
SHA-2:
2001年釋出，包括SHA-224、SHA-256、SHA-384、SHA-512、SHA-512/224、SHA-512/256。雖然至今尚未出現對SHA-2有效的攻擊，它的演算法跟SHA-1基本上仍然相似；因此有些人開始發展其他替代的雜湊演算法。
SHA-3:
2015年正式釋出，SHA-3並不是要取代SHA-2，因為SHA-2目前並沒有出現明顯的弱點。由於對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感覺需要一個與之前演算法不同的，可替換的加密雜湊演算法，也就是現在的SHA-3。
實現
這裡是對字串的雜湊計算,若對檔案則需要先讀取檔案流再去雜湊.
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];
}
複製程式碼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];
}
複製程式碼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];
}
複製程式碼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];
}
複製程式碼SHA3:
需要在github上下載keccak程式碼包 :https://github.com/gvanas/KeccakCodePackage
大檔案的計算:
這裡以MD5為例:
#define FileHashDefaultChunkSizeForReadingData 4096
- (NSString *)fileMD5Hash {
//開啟一個檔案準備讀取
NSFileHandle *fp = [NSFileHandle fileHandleForReadingAtPath:self];
if (fp == nil) {
//若路徑為資料夾這種的(如:.framework)則會返回Null
return nil;
}
//建立MD5變數
CC_MD5_CTX hashCtx;
//初始化MD5變數
CC_MD5_Init(&hashCtx);
while (YES) {
@autoreleasepool {
//讀取檔案指定長度資料,迴圈讀取避免一次載入到記憶體過大
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;
}
}
}
//關閉檔案
[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);
//原始資料轉換為字串
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];
}
複製程式碼對於其他的演算法檔案加密方式也是這樣的,它們都是由CommonCrypto庫提供的.
HMAC雜湊計算(加鹽)
HMAC是金鑰相關的雜湊運算訊息認證碼，HMAC運算利用雜湊演算法，以一個金鑰和一個訊息為輸入，生成一個訊息摘要作為輸出。 HMAC演算法更象是一種加密演算法，它引入了金鑰，其安全性已經不完全依賴於所使用的HASH演算法,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;
//切換其他雜湊函式替換這裡(如:CC_SHA256_DIGEST_LENGTH)
uint8_t buffer[CC_MD5_DIGEST_LENGTH];
//切換其他雜湊函式替換這裡(如:kCCHmacAlgSHA256)
CCHmac(kCCHmacAlgMD5, keyData, strlen(keyData), strData, strlen(strData), buffer);
//切換其他雜湊函式替換這裡(如:CC_SHA256_DIGEST_LENGTH)
return [self stringFromBytes:buffer length:CC_MD5_DIGEST_LENGTH];
}
複製程式碼AES(對稱加密)
簡介
美國國家標準技術研究所在2001年釋出了高階加密標準（AES）。 AES是基於資料塊的加密方式， 即，每次處理的資料是一塊（16位元組），當資料不是16位元組的倍數時填充， 這就是所謂的分組密碼（區別於基於位元位的流密碼），16位元組是分組長度。
AES在軟體及硬體上都能快速地加解密，相對來說較易於實現，
實現
在使用AES時要配置幾個加密引數,只有都一致才能使 客戶端與服務端 結果一致.
引數配置
金鑰長度
key常見的長度有三種：128、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等幾種工作模式.
ECB
是一種基礎的加密方式,AES預設沒收,密文被分割成分組長度相等的塊（不足補齊），然後單獨一個個加密,一個個輸出組成密文.
CBC
這個模式是鏈式的,後一塊需要前一塊做基礎，第一塊需要一個需要初始化向量IV做基礎. 相同的輸入產生不同的輸出. 能看到的資料是“明文+IV”或“明文+前一個密文”的亂碼，所以能隱藏明文.
所以加密/解密 需要: 明文/密文 + 祕鑰 + 初始向量引數
填充方式
因為AES的演算法是把明文分組再處理的,他要求每個分組(16位元組)是“滿”的,即明文長度必須被16位元組整除.
所以明文最後不足的16位元組的要先進行資料填充,把不足16位元組的最後一組補成16位元組.
CFB,OFB和CTR模式由於與key進行加密操作的是上一塊加密後的密文,因此不需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模式哪裡介紹的,開始加密時,從哪裡開始就是初始向量,如不設定則系統預設為0;
程式碼
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;
//設定加密祕鑰,因C字串結束符為'\0' 所以大小+1
char keyPtr[kKeySize + 1];
memset(keyPtr, 0, sizeof(keyPtr));
//應確保大小小於等於16個位元組.
[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);
//密文接受指標
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, //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); //結果指標
if (cryptStatus == kCCSuccess) {
// 成功
return [NSData dataWithBytesNoCopy:encryptedBytes length:actualOutSize];
}
//釋放
free(encryptedBytes);
return nil;
}
複製程式碼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.計算這個值的函式為 尤拉函式: 如: φ(8) = 4.
若n為質數 則: φ(n) = n-1 原理3 若n為質數的n次方 則: φ(p^k) = p^k - p^(k-1) 若n為兩個互質整數之積 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除的餘數為1 則: a^φ(n) %n=1 尤拉定理 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,則一定可以找到正整數b 使: ab%n=1, b為a的模反元素. 原理2
祕鑰生成
1, 隨機生成兩個不等質數p和q 如 p=61 q=53
2, 求出pq乘積n n=p * q= 61*53=3233.
這裡n的長度即為,祕鑰長度,如3233為二進位制12位,RSA祕鑰一般為1024位.
3, 計算φ(n)
根據 原理1 φ(n) = φ(p)φ(q) = (p-1)(q-1) = 3120
4, 隨機選擇一個整數e 條件為 1<e<φ(n) 且 e與φ(n)互質
假如選擇 17
5, 獲取e對於φ(n)的模反元素d
ed%φ(n)=1 ---> ed -1 = kφ(n) ---> 17d + 3120k = 1 通過擴充套件歐幾里德演算法 可得到一組整數解 d=2753 k=-15
6, 這裡 n和e 為公鑰 n和d 為私鑰
加密(此處為公鑰加密 n e)
對明文資訊m 加密 注意:m為正整數,且m須小於n
m^e % n = c這裡的c就是加密後得到的密文 65^17 % 3233 = 2790 這裡2790就是加密後的密文
解密(n d)
解密原理
解密規則為: c^d %n = m
因為加密過程為: m^e % n = c ---> c = m^e - kn 若想證明解密規則成立 則等同於證明 (m^e - kn)^d % n = m 成立
(m^e - kn)^d % n = m ---> m^ed % n = m
由於在製作公私鑰 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
m^hφ(n)+1 % n = m ---> ((m^φ(n))^h * m) % n = m
由於尤拉定理 m^φ(n) %n=1可得 ((m^φ(n))^h * m) % n = m ---> (1^h * m) % n = m 則解密公式成立
若m n 不互質
因為製作公私鑰 的第1步 n = p * q
因為加密方法 m^e % n = c , 且因 m<n(這裡是在製作時要求的) 所以 c肯定不為0 由此可得 m 與 n 不為互質關係.
由於 n = pq 且 pq互質 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的整數倍. 所以 m = kp 或 kq
以 m=kp為例 因為上面描述的關係 m<n , m n不互質, n = qp 所以 k與q互質 ---> m與q互質
由尤拉定理得:
m^φ(q) % q = 1 ---> 由於q為質數 ---> m^q-1 % q = 1 --> (kp)^q-1 % q = 1
因為 k與q互質 p與q互質 --> ((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為質數 h為任一整數
由原理1和原理3(((kp)^h(p-1)(q-1)) * kp)%q = kp ---> (kp)^hφ(n)+1 %q=kp
由於 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.
兩側同除m得: (m)^ed-1 = tq/m +1 由於ed為整數,m為整數 故tq/m為整數. 因q與m互質 所以t為m的整數倍 --> t = yp ---> m^ed = yn+m ---> m^ed % n = m
由於加密方式 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 特別是對於 特大整數的因式分解. 由於 名文m 需小於 祕鑰長度n 所以常用來加密 對稱加密的祕鑰.
iOS實現
參考連結: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 字尾格式檔案.
.p12 格式檔案是用來加密的 私鑰 .der 格式檔案用來解密的 公鑰
新增動態庫 Security.framework
具體實現太長,我彙總了一個類 github連結 感興趣可以下下來看看 如果幫到你 點個Star鼓勵一蛤~ 本文地址 部落格地址