【加密解密】加密解密介绍


参照作品


Base64编码

据我说知,苹果并没有提供API来是实现Base64编码,所以需要看官在网上寻找验证,还好,这并不难

感谢Lonely__angelababa的唤起,苹果是有Base64的API,截图如下:

苹果提供Base64API.png

Base64编码的盘算是是应用64个基本的ASCII码字符对数据进行重新编码。它将索要编码的数额拆分成字节数组。以3个字节为一组。按顺序排列24 位数据,再把这24位数据分为4组,即每组6位。再在每组的的最高位前补两个0凑足一个字节。这样就把一个3字节为一组的数据重新编码成了4个字节。当所要编码的多少的字节数不是3的整倍数,也就是说在分组时最终一组不够3个字节。这时在终极一组填充1到2个0字节。并在结尾编码完成后在结尾添加1到2个
“=”。

例:将对ABC进行BASE64编码:

1、首先取ABC对应的ASCII码值。A(65)B(66)C(67);

2、再取二进制值A(01000001)B(01000010)C(01000011);

3、然后把这两个字节的二进制码接起来(010000010100001001000011);

4、
再以6位为单位分为4个数据块,并在最高位填充两个0后形成4个字节的编码后的值,(00010000)(00010100)(00001001)(00000011),其中加色部分为实际数据;

5、再把这五个字节数据转化成10进制数得(16)(20)(9)(3);

6、最后根据BASE64给出的64个基本字符表,查出对应的ASCII码字符(Q)(U)(J)(D),这里的值实际就是数码在字符表中的索引。

Base64编码表

解码过程就是把4个字节再还原成3个字节再按照不同的数据格局把字节数组重新整理成数据。

Base64很直观的目标就是让二进制文件转发为64个中央的ASCII码字符。

AES

系统也并从未一向提供诸如DES、AES的API,但是提供了加密解密的有关操作CommonCrypto,DES或者AES的实现,需要我们友好包裹一下。

加密是由算法/模式/填充结缘的,算法是DES,AES等,
格局是EBC,CBC等,iOS和Android的填写是不同等的:

mac支持:

NoPadding (NoPadding就是不填充,相当于自定义填充)

PKCS7Padding

而java支持:

NoPadding

ISO10126Padding

OAEPPadding, OAEPWith<digest>And<mgf>Padding

PKCS1Padding

PKCS5Padding

SSL3Padding

接下去大家引入一些背景知识:

在密码学中,分组加密(Block
cipher,又称分块加密),是一种对称密钥算法。它将公开分成六个等长的模块(block),使用规定的算法和对称密钥对每组分别加密解密。分组加密是极其首要的加密协议组成,其中典型的如DES和AES作为弥利坚政坛仲裁的正规加密算法,应用领域从电子邮件加密到银行交易转帐,分外广泛。

密码学中的工作模式:

最早出现的做事情势,ECB,CBC,OFB和CFB可以追溯到1981年。2001年,NIST修订了其原首发布的办事格局工作列表,插手了AES,并出席了CTR格局。最终,在二零一零年一月,NIST插手了XTS-AES,而另外的可信格局并从未为NIST所认证。例如CTS是一种密文窃取的形式,许多周边的密码学运行库提供了这种形式。

密码学中,块密码的工作模式允许使用同一个块密码密钥对多于一块的数额进行加密,并确保其安全性。块密码自身只好加密长度等于密码块长度的单块数据,若要加密变长数据,则数据必须先被剪切为一些独自的密码块。经常而言,最终一块数据也需要使用卓殊填充方式将数据扩大到适合密码块大小的尺寸。一种工作情势描述了加密每一数据块的进程,并时不时使用基于一个普普通通称为初始化向量的增大输入值以拓展随机化,以担保安全。

初始化向量

初叶化向量(IV,Initialization
Vector)是很多办事情势中用来随机化加密的一块数据,因而得以由同样的公开,相同的密钥爆发不同的密文,而无需再度爆发密钥,避免了一般优良复杂的这一经过。

初叶化向量与密钥相相比有例外的安全性要求,由此IV通常并非保密,可是在大部情况中,不应当在接纳同一密钥的状态下五次使用同一个IV。对于CBC和CFB,重用IV会导致泄露明文第一个块的一些信息,亦包括三个不等音信中一样的前缀。对于OFB和CTR而言,重用IV会导致全盘失去安全性。其它,在CBC形式中,IV在加密时务必是无能为力猜想的;特此外,在不少贯彻中利用的发出IV的办法,例如SSL2.0使用的,即利用上一个信息的最终一块密文作为下一个信息的IV,是不安全的。

注意:ECB方式不需要最先化向量,之所以提一句,是因为自身用的ECB情势。

填充

块密码只好对规定长度的数码块举行拍卖,而消息的长度一般是可变的。由此有些情势(即ECB和CBC)需要最终一块在加密前开展填空。有数种填充方法,其中最简易的一种是在平文的末尾填充空字符以使其尺寸为块长度的平头倍,但不可以不保证可以回复平文的原来长度;例如,若平文是C语言风格的字符串,则只有串尾会有空字符。稍微复杂一点的法门则是固有的DES使用的章程,即在数量后添加一个1位,再添加丰裕的0位直到满意块长度的渴求;若消息长度刚好符合块长度,则增长一个填充块。最复杂的则是指向CBC的情势,例如密文窃取,残块终结等,不会暴发额外的密文,但会追加部分复杂度。布鲁斯(布鲁斯)·施奈尔和Neil斯·弗格森(Ferguson)指出了二种简易的可能:添加一个值为128的字节(十六进制的80),再以0字节填满最终一个块;或向终极一个块填充n个值均为n的字节。

CFB,OFB和CTR情势不需要对长度不为密码块大小整数倍的信息举行特另外处理。因为那个情势是因而对块密码的输出与平文举办异或工作的。最终一个平文块(可能是不完全的)与密钥流块的前几个字节异或后,暴发了与该平文块大小同等的密文块。流密码的那一个特性使得它们得以选用在需要密文和平文数据长度严谨相等的场馆,也足以行使在以流形式传输数据而不便宜举行填写的场子。

注意:ECB格局是急需填写的。

ECB:
最简单易行的加密情势即为电子密码本(Electronic
codebook,ECB)形式。需要加密的信息按照块密码的块大小被分成数个块,并对各种块举办独立加密。

ECB加密

ECB解密

本办法的缺点在于同样的平文块会被加密成相同的密文块;因而,它不能很好的隐蔽数据格局。在好几场地,这种措施不可以提供严刻的多侍中密性,因而并不推荐用于密码协议中。下边的例子显示了ECB在密文中显得平文的形式的水平:该图像的一个位图版本(上图)通过ECB形式可能会被加密成中图,而非ECB情势平常会将其加密成最下图。

原图

动用ECB情势加密

提供了伪随机性的非ECB情势

原图是利用CBC,CTR或其他其他的更安全的格局加密最下图可能爆发的结果——与随机噪声无异。注意最下图看起来的随机性并不能表示图像已经被安全的加密;许多不安全的加密法也恐怕暴发这种“随机的”输出。

ECB格局也会促成使用它的磋商无法提供数据完整性爱护,易遭到重播攻击的震慑,由此各种块是以完全相同的措施解密的。例如,“梦幻之星在线:黄色脉冲”在线电子游戏选取ECB模式的Blowfish密码。在密钥交换系统被破解而发生更简便的破解形式前,作弊者重复通过发送加密的“杀死怪物”音讯包以私自的急速增添阅历值。

任何情势在此就不举办了,详情请转块密码的办事格局
,进一步了解CBC、CFB、OFB、CTR等形式。

把最根本的函数摘出来解释一下:

/*!
    @function   CCCrypt
    @abstract   Stateless, one-shot encrypt or decrypt operation.
                This basically performs a sequence of CCCrytorCreate(),
                CCCryptorUpdate(), CCCryptorFinal(), and CCCryptorRelease().

    @param      alg             Defines the encryption algorithm.


    @param      op              Defines the basic operation: kCCEncrypt or
                    kCCDecrypt.

    @param      options         A word of flags defining options. See discussion
                                for the CCOptions type.

    @param      key             Raw key material, length keyLength bytes. 

    @param      keyLength       Length of key material. Must be appropriate 
                                for the select algorithm. Some algorithms may 
                                provide for varying key lengths.

    @param      iv              Initialization vector, optional. Used for 
                                Cipher Block Chaining (CBC) mode. If present, 
                                must be the same length as the selected 
                                algorithm's block size. If CBC mode is
                                selected (by the absence of any mode bits in 
                                the options flags) and no IV is present, a 
                                NULL (all zeroes) IV will be used. This is 
                                ignored if ECB mode is used or if a stream 
                                cipher algorithm is selected. 

    @param      dataIn          Data to encrypt or decrypt, length dataInLength 
                                bytes. 

    @param      dataInLength    Length of data to encrypt or decrypt.

    @param      dataOut         Result is written here. Allocated by caller. 
                                Encryption and decryption can be performed
                                "in-place", with the same buffer used for 
                                input and output. 

    @param      dataOutAvailable The size of the dataOut buffer in bytes.  

    @param      dataOutMoved    On successful return, the number of bytes
                    written to dataOut. If kCCBufferTooSmall is
                returned as a result of insufficient buffer
                space being provided, the required buffer space
                is returned here. 

    @result     kCCBufferTooSmall indicates insufficent space in the dataOut
                                buffer. In this case, the *dataOutMoved 
                                parameter will indicate the size of the buffer
                                needed to complete the operation. The 
                                operation can be retried with minimal runtime 
                                penalty. 
                kCCAlignmentError indicates that dataInLength was not properly 
                                aligned. This can only be returned for block 
                                ciphers, and then only when decrypting or when 
                                encrypting with block with padding disabled. 
                kCCDecodeError  Indicates improperly formatted ciphertext or
                                a "wrong key" error; occurs only during decrypt
                                operations. 
 */  

CCCryptorStatus CCCrypt(
    CCOperation op,         /* 枚举值,确认是加密操作,还是解密操作 */
    CCAlgorithm alg,        /* 枚举值,确认加解密的算法,如kCCAlgorithmAES128、kCCAlgorithmDES */
    CCOptions options,      /* 枚举值,kCCOptionPKCS7Padding | kCCOptionECBMode,经我调查,这样就是ECB模式,并以PKCS7来填充*/
    const void *key,
    size_t keyLength,
    const void *iv,         /* 初始化向量(NULLoptional initialization vector),ECB模式写NULL就行 */
    const void *dataIn,     /* optional per op and alg */
    size_t dataInLength,
    void *dataOut,          /* data RETURNED here */
    size_t dataOutAvailable,
    size_t *dataOutMoved)  

下面说到,iOS和Android填充是不均等的,这如何做?据说,PKCS7Padding是兼容PKCS5Padding的,我在与安卓联合测试中,确实没有问题。

把我用的AES加密摘出来吧:

自家用的是一个NSData类目NSData+AES,密钥是128位的,即16个字节,加密解密方法的实现如下(记得引#import <CommonCrypto/CommonCryptor.h>):

加密:

- (NSData *)AES128EncryptWithKey:(NSString *)key
{
    // 'key' should be 32 bytes for AES256, will be null-padded otherwise
    char keyPtr[kCCKeySizeAES128+1]; // room for terminator (unused)
    bzero(keyPtr, sizeof(keyPtr)); // fill with zeroes (for padding)

    // fetch key data
    [key getCString:keyPtr maxLength:sizeof(keyPtr) encoding:NSUTF8StringEncoding];

    NSUInteger dataLength = [self length];

    //See the doc: For block ciphers, the output size will always be less than or
    //equal to the input size plus the size of one block.
    //That's why we need to add the size of one block here
    size_t bufferSize = dataLength + kCCBlockSizeAES128;
    void *buffer = malloc(bufferSize);

    size_t numBytesEncrypted = 0;
    CCCryptorStatus cryptStatus = CCCrypt(kCCEncrypt, kCCAlgorithmAES128, kCCOptionPKCS7Padding | kCCOptionECBMode,
                                          keyPtr, kCCKeySizeAES128,
                                          NULL /* initialization vector (optional) */,
                                          [self bytes], dataLength, /* input */
                                          buffer, bufferSize, /* output */
                                          &numBytesEncrypted);
    if (cryptStatus == kCCSuccess) {
        //the returned NSData takes ownership of the buffer and will free it on deallocation
        return [NSData dataWithBytesNoCopy:buffer length:numBytesEncrypted];
    }

    free(buffer); //free the buffer;
    return nil;
}  

解密:

- (NSData *)AES128DecryptWithKey:(NSString *)key {
    // 'key' should be 32 bytes for AES256, will be null-padded otherwise
    char keyPtr[kCCKeySizeAES128+1]; // room for terminator (unused)
    bzero(keyPtr, sizeof(keyPtr)); // fill with zeroes (for padding)

    // fetch key data
    [key getCString:keyPtr maxLength:sizeof(keyPtr) encoding:NSUTF8StringEncoding];

    NSUInteger dataLength = [self length];

    //See the doc: For block ciphers, the output size will always be less than or
    //equal to the input size plus the size of one block.
    //That's why we need to add the size of one block here
    size_t bufferSize = dataLength + kCCBlockSizeAES128;
    void *buffer = malloc(bufferSize);

    size_t numBytesDecrypted = 0;
    CCCryptorStatus cryptStatus = CCCrypt(kCCDecrypt, kCCAlgorithmAES128, kCCOptionPKCS7Padding| kCCOptionECBMode,
                                          keyPtr, kCCKeySizeAES128,
                                          NULL /* initialization vector (optional) */,
                                          [self bytes], dataLength, /* input */
                                          buffer, bufferSize, /* output */
                                          &numBytesDecrypted);

    if (cryptStatus == kCCSuccess) {
        //the returned NSData takes ownership of the buffer and will free it on deallocation
        return [NSData dataWithBytesNoCopy:buffer length:numBytesDecrypted];
    }

    free(buffer); //free the buffer;
    return nil;
}