02：hash算法和对称加密
复习
1：常见的hash算法
2：hash算法特点：算法公开、不可逆、相同数据md5相同、信息摘要
3：hash算法用途：密码加密，数字签名。
4：密码加密：md5、md5加盐、Hmac（2次散列）、登录权限。
5：数字签名，数字签名验证。
6：常见的对称加密
7：加密模式ecb、cbc
8：vi命令
目录
一：hash（算列）算法
1：常见的hash算法
2：hash算法特点
3：hash算法用途
4：密码加密流程、token
5：数字签名
二：对称加密
1：常见的对称加密
2：加密模式ecb、cbc
3：vi命令
正文
一：hash算法
1:hash 哈希（散列）函数，不是加密算法，经常和加密一起使用。
Hash，一般翻译做“散列”，也有直接音译为“哈希”的，就是把任意长度的输入通过散列算法变换成固定长度的输出，该输出就是散列值。
MD5
SHA1/256/512
HMAC(加密的方案)
2：算法特点
1：算法公开
2：对相同的数据运算，结果一样。默认128位二进制进制的数据。32位的16进制。
3：不可逆运算。
4：信息摘要，用来做数据识别。
3：用途
1：用户密码的加密（不用rsa加密，数据库应该存储密码，用户隐私信息（包括密码）是hash算法）
2：版权
3：数字签名
4：搜索引擎
备注：hash算法一般是对字符串来操作的。
cmd5可以解开md5的值。
4：用户密码加密：
1：直接对密码进行md5不安全，可以反查询。
2：MD5 加盐。静态字符串。
拼接一个复杂的字符串。
缺点：盐是固定的，写死在程序中，一旦泄露就不安全了。
3：Hmac：加密方案。
使用一个秘钥（key）加密，并且做两次散列。在实际开发中，这个秘钥来自服务器。动态盐。
3.1：一个账号对应一个key，而且可以更新这个key。
3.2：什么时候客户端拿到key
首次登陆的时候拿到key。注册的时候拿到key。
换设备的时候，没有key，需要验证的时候。
3.3：对key进行扩展，设备锁：：让原始设备允许的时候，才可以申请key。
Key是一个权限。有了key才可以登录。
3.4：目的：保护了用户的密码。
4：登录权限
添加服务器的时间戳（到分钟级别的时间戳）
（Hmac哈希值+202005211556）.MD5用于登录。
5：数字签名
对原始数据的hash值用rsa加密。
用hash来验证数据的完整性，用来判断数据是否篡改。
发给服务器的数据是：
原始数据+原始数据的hash值的rsa加密值。
数组签名
数字签名验证
二：对称加密
1：常见加密算法
1.1：DES
1.2：3DES：3对秘钥，对同一个数据进行3次加密。
1.3：AES（高级密码标准）
2：对称机密-加密模式
Ecb：电子密码本模式
Cbc：密码分组链接模式，后一个密码块加密依赖前一个密码块的加密。
ECB（Electronic Code Book）：电子密码本模式。每一块数据，独立加密。
最基本的加密模式，也就是通常理解的加密，相同的明文将永远加密成相同的密文，无初始向量，容易受到密码本重放攻击，一般情况下很少用。
CBC（Cipher Block Chaining）：密码分组链接模式。使用一个密钥和一个初始化向量[IV]对数据执行加密。
明文被加密前要与前面的密文进行异或运算后再加密，因此只要选择不同的初始向量，相同的密文加密后会形成不同的密文，这是目前应用最广泛的模式。CBC加密后的密文是上下文相关的，但明文的错误不会传递到后续分组，但如果一个分组丢失，后面的分组将全部作废(同步错误)。
CBC可以有效的保证密文的完整性，如果一个数据块在传递是丢失或改变，后面的数据将无法正常解密。
3：终端命令
1: 创建message.txt文件
1.1：vi message.txt
1.2: 输入i进入编辑模式
1.3：输入文本内容
1.4：esc退出编辑模式
1.5： :wq 退出编辑模式，并且保存
2：加密message.txt
2.1: ecb模式
openssl enc -des-ecb -K 616263 -nosalt -in message.txt -out msg.bin
2.2: cbc模式 xxd 查看二进制数据
openssl enc -des-cbc -iv 0102030405060708 -K 616263 -nosalt -in message.txt -out msg1.bin
三: 代码
1：hash算法
代码
#import <Foundation/Foundation.h> @interface NSString (Hash) #pragma mark - 散列函数 /** * 计算MD5散列结果 * * 终端测试命令： * @code * md5 -s "string" * @endcode * * <p>提示：随着 MD5 碰撞生成器的出现，MD5 算法不应被用于任何软件完整性检查或代码签名的用途。<p> * * @return 32个字符的MD5散列字符串 */ - (NSString *)md5String; /** * 计算SHA1散列结果 * * 终端测试命令： * @code * echo -n "string" | openssl sha -sha1 * @endcode * * @return 40个字符的SHA1散列字符串 */ - (NSString *)sha1String; /** * 计算SHA256散列结果 * * 终端测试命令： * @code * echo -n "string" | openssl sha -sha256 * @endcode * * @return 64个字符的SHA256散列字符串 */ - (NSString *)sha256String; /** * 计算SHA 512散列结果 * * 终端测试命令： * @code * echo -n "string" | openssl sha -sha512 * @endcode * * @return 128个字符的SHA 512散列字符串 */ - (NSString *)sha512String; #pragma mark - HMAC 散列函数 /** * 计算HMAC MD5散列结果 * * 终端测试命令： * @code * echo -n "string" | openssl dgst -md5 -hmac "key" * @endcode * * @return 32个字符的HMAC MD5散列字符串 */ - (NSString *)hmacMD5StringWithKey:(NSString *)key; /** * 计算HMAC SHA1散列结果 * * 终端测试命令： * @code * echo -n "string" | openssl sha -sha1 -hmac "key" * @endcode * * @return 40个字符的HMAC SHA1散列字符串 */ - (NSString *)hmacSHA1StringWithKey:(NSString *)key; /** * 计算HMAC SHA256散列结果 * * 终端测试命令： * @code * echo -n "string" | openssl sha -sha256 -hmac "key" * @endcode * * @return 64个字符的HMAC SHA256散列字符串 */ - (NSString *)hmacSHA256StringWithKey:(NSString *)key; /** * 计算HMAC SHA512散列结果 * * 终端测试命令： * @code * echo -n "string" | openssl sha -sha512 -hmac "key" * @endcode * * @return 128个字符的HMAC SHA512散列字符串 */ - (NSString *)hmacSHA512StringWithKey:(NSString *)key; #pragma mark - 文件散列函数 /** * 计算文件的MD5散列结果 * * 终端测试命令： * @code * md5 file.dat * @endcode * * @return 32个字符的MD5散列字符串 */ - (NSString *)fileMD5Hash; /** * 计算文件的SHA1散列结果 * * 终端测试命令： * @code * openssl sha -sha1 file.dat * @endcode * * @return 40个字符的SHA1散列字符串 */ - (NSString *)fileSHA1Hash; /** * 计算文件的SHA256散列结果 * * 终端测试命令： * @code * openssl sha -sha256 file.dat * @endcode * * @return 64个字符的SHA256散列字符串 */ - (NSString *)fileSHA256Hash; /** * 计算文件的SHA512散列结果 * * 终端测试命令： * @code * openssl sha -sha512 file.dat * @endcode * * @return 128个字符的SHA512散列字符串 */ - (NSString *)fileSHA512Hash; @end
#import "NSString+Hash.h" #import <CommonCrypto/CommonCrypto.h> @implementation NSString (Hash) #pragma mark - 散列函数 - (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]; } - (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]; } - (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]; } - (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]; } #pragma mark - HMAC 散列函数 - (NSString *)hmacMD5StringWithKey:(NSString *)key { const char *keyData = key.UTF8String; const char *strData = self.UTF8String; uint8_t buffer[CC_MD5_DIGEST_LENGTH]; CCHmac(kCCHmacAlgMD5, keyData, strlen(keyData), strData, strlen(strData), buffer); return [self stringFromBytes:buffer length:CC_MD5_DIGEST_LENGTH]; } - (NSString *)hmacSHA1StringWithKey:(NSString *)key { const char *keyData = key.UTF8String; const char *strData = self.UTF8String; uint8_t buffer[CC_SHA1_DIGEST_LENGTH]; CCHmac(kCCHmacAlgSHA1, keyData, strlen(keyData), strData, strlen(strData), buffer); return [self stringFromBytes:buffer length:CC_SHA1_DIGEST_LENGTH]; } - (NSString *)hmacSHA256StringWithKey:(NSString *)key { const char *keyData = key.UTF8String; const char *strData = self.UTF8String; uint8_t buffer[CC_SHA256_DIGEST_LENGTH]; CCHmac(kCCHmacAlgSHA256, keyData, strlen(keyData), strData, strlen(strData), buffer); return [self stringFromBytes:buffer length:CC_SHA256_DIGEST_LENGTH]; } - (NSString *)hmacSHA512StringWithKey:(NSString *)key { const char *keyData = key.UTF8String; const char *strData = self.UTF8String; uint8_t buffer[CC_SHA512_DIGEST_LENGTH]; CCHmac(kCCHmacAlgSHA512, keyData, strlen(keyData), strData, strlen(strData), buffer); return [self stringFromBytes:buffer length:CC_SHA512_DIGEST_LENGTH]; } #pragma mark - 文件散列函数 #define FileHashDefaultChunkSizeForReadingData 4096 - (NSString *)fileMD5Hash { NSFileHandle *fp = [NSFileHandle fileHandleForReadingAtPath:self]; if (fp == nil) { return nil; } CC_MD5_CTX hashCtx; CC_MD5_Init(&hashCtx); while (YES) { @autoreleasepool { NSData *data = [fp readDataOfLength:FileHashDefaultChunkSizeForReadingData]; CC_MD5_Update(&hashCtx, data.bytes, (CC_LONG)data.length); if (data.length == 0) { break; } } } [fp closeFile]; uint8_t buffer[CC_MD5_DIGEST_LENGTH]; CC_MD5_Final(buffer, &hashCtx); return [self stringFromBytes:buffer length:CC_MD5_DIGEST_LENGTH]; } - (NSString *)fileSHA1Hash { NSFileHandle *fp = [NSFileHandle fileHandleForReadingAtPath:self]; if (fp == nil) { return nil; } CC_SHA1_CTX hashCtx; CC_SHA1_Init(&hashCtx); while (YES) { @autoreleasepool { NSData *data = [fp readDataOfLength:FileHashDefaultChunkSizeForReadingData]; CC_SHA1_Update(&hashCtx, data.bytes, (CC_LONG)data.length); if (data.length == 0) { break; } } } [fp closeFile]; uint8_t buffer[CC_SHA1_DIGEST_LENGTH]; CC_SHA1_Final(buffer, &hashCtx); return [self stringFromBytes:buffer length:CC_SHA1_DIGEST_LENGTH]; } - (NSString *)fileSHA256Hash { NSFileHandle *fp = [NSFileHandle fileHandleForReadingAtPath:self]; if (fp == nil) { return nil; } CC_SHA256_CTX hashCtx; CC_SHA256_Init(&hashCtx); while (YES) { @autoreleasepool { NSData *data = [fp readDataOfLength:FileHashDefaultChunkSizeForReadingData]; CC_SHA256_Update(&hashCtx, data.bytes, (CC_LONG)data.length); if (data.length == 0) { break; } } } [fp closeFile]; uint8_t buffer[CC_SHA256_DIGEST_LENGTH]; CC_SHA256_Final(buffer, &hashCtx); return [self stringFromBytes:buffer length:CC_SHA256_DIGEST_LENGTH]; } - (NSString *)fileSHA512Hash { NSFileHandle *fp = [NSFileHandle fileHandleForReadingAtPath:self]; if (fp == nil) { return nil; } CC_SHA512_CTX hashCtx; CC_SHA512_Init(&hashCtx); while (YES) { @autoreleasepool { NSData *data = [fp readDataOfLength:FileHashDefaultChunkSizeForReadingData]; CC_SHA512_Update(&hashCtx, data.bytes, (CC_LONG)data.length); if (data.length == 0) { break; } } } [fp closeFile]; uint8_t buffer[CC_SHA512_DIGEST_LENGTH]; CC_SHA512_Final(buffer, &hashCtx); return [self stringFromBytes:buffer length:CC_SHA512_DIGEST_LENGTH]; } #pragma mark - 助手方法 /** * 返回二进制 Bytes 流的字符串表示形式 * * @param bytes 二进制 Bytes 数组 * @param length 数组长度 * * @return 字符串表示形式 */ - (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]; } @end
使用
#import "ViewController.h" #import "NSString+Hash.h" @interface ViewController () @end @implementation ViewController - (void)viewDidLoad { [super viewDidLoad]; } //足够复杂！ static NSString * salt = @"(*(*(DS*YFHIUYF(*&DSFHUS(*AD&"; -(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event { //密码 NSString * pwd = @"123456"; //MD5 直接加密 e10adc3949ba59abbe56e057f20f883e //不足：不够安全了。可以反查询！ // pwd = pwd.md5String; //MD5 加盐 //弊端： 盐是固定的，写死在程序里面，一旦泄露就不安全了！ // pwd = [pwd stringByAppendingString:salt].md5String; /** HMAC * 使用一个密钥加密，并且做两次散列！ * 在实际开发中，密钥（KEY）来自于服务器（动态的）！ * 一个账号，对应一个KEY，而且还可以跟新！ */ pwd = [pwd hmacMD5StringWithKey:@"hank"]; NSLog(@"%@",pwd); } @end
2：对称加密
2.1：对称加密终端命令
加密
echo -n hello | openssl enc -aes-128-ecb -K 616263 -nosalt | base64
解密
echo -n d1QG4T2tivoi0Kiu3NEmZQ== | base64 -D | openssl enc -aes-128-ecb -K 616263 -nosalt -d
2.2：CCCrypt 函数，des、aes 加密，2中加密模式，秘钥，11个参数
代码
#import <Foundation/Foundation.h> #import <CommonCrypto/CommonCrypto.h> /** * 终端测试指令 * * DES(ECB)加密 * $ echo -n hello | openssl enc -des-ecb -K 616263 -nosalt | base64 * * DES(CBC)加密 * $ echo -n hello | openssl enc -des-cbc -iv 0102030405060708 -K 616263 -nosalt | base64 * * AES(ECB)加密 * $ echo -n hello | openssl enc -aes-128-ecb -K 616263 -nosalt | base64 * * AES(CBC)加密 * $ echo -n hello | openssl enc -aes-128-cbc -iv 0102030405060708 -K 616263 -nosalt | base64 * * DES(ECB)解密 * $ echo -n HQr0Oij2kbo= | base64 -D | openssl enc -des-ecb -K 616263 -nosalt -d * * DES(CBC)解密 * $ echo -n alvrvb3Gz88= | base64 -D | openssl enc -des-cbc -iv 0102030405060708 -K 616263 -nosalt -d * * AES(ECB)解密 * $ echo -n d1QG4T2tivoi0Kiu3NEmZQ== | base64 -D | openssl enc -aes-128-ecb -K 616263 -nosalt -d * * AES(CBC)解密 * $ echo -n u3W/N816uzFpcg6pZ+kbdg== | base64 -D | openssl enc -aes-128-cbc -iv 0102030405060708 -K 616263 -nosalt -d * * 提示： * 1> 加密过程是先加密，再base64编码 * 2> 解密过程是先base64解码，再解密 */ @interface EncryptionTools : NSObject + (instancetype)sharedEncryptionTools; /** @constant kCCAlgorithmAES 高级加密标准，128位(默认) @constant kCCAlgorithmDES 数据加密标准 */ @property (nonatomic, assign) uint32_t algorithm; /** * 加密字符串并返回base64编码字符串 * * @param string 要加密的字符串 * @param keyString 加密密钥 * @param iv 初始化向量(8个字节) * * @return 返回加密后的base64编码字符串 */ - (NSString *)encryptString:(NSString *)string keyString:(NSString *)keyString iv:(NSData *)iv; /** * 解密字符串 * * @param string 加密并base64编码后的字符串 * @param keyString 解密密钥 * @param iv 初始化向量(8个字节) * * @return 返回解密后的字符串 */ - (NSString *)decryptString:(NSString *)string keyString:(NSString *)keyString iv:(NSData *)iv; @end
#import "EncryptionTools.h" @interface EncryptionTools() @property (nonatomic, assign) int keySize; @property (nonatomic, assign) int blockSize; @end @implementation EncryptionTools + (instancetype)sharedEncryptionTools { static EncryptionTools *instance; static dispatch_once_t onceToken; dispatch_once(&onceToken, ^{ instance = [[self alloc] init]; instance.algorithm = kCCAlgorithmAES; }); return instance; } - (void)setAlgorithm:(uint32_t)algorithm { _algorithm = algorithm; switch (algorithm) { case kCCAlgorithmAES: self.keySize = kCCKeySizeAES128; self.blockSize = kCCBlockSizeAES128; break; case kCCAlgorithmDES: self.keySize = kCCKeySizeDES; self.blockSize = kCCBlockSizeDES; break; default: break; } } - (NSString *)encryptString:(NSString *)string keyString:(NSString *)keyString iv:(NSData *)iv { // 设置秘钥 NSData *keyData = [keyString dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding]; uint8_t cKey[self.keySize]; bzero(cKey, sizeof(cKey)); [keyData getBytes:cKey length:self.keySize]; // 设置iv uint8_t cIv[self.blockSize]; bzero(cIv, self.blockSize); int option = 0; if (iv) { [iv getBytes:cIv length:self.blockSize]; option = kCCOptionPKCS7Padding; } else { option = kCCOptionPKCS7Padding | kCCOptionECBMode; } // 设置输出缓冲区 NSData *data = [string dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding]; size_t bufferSize = [data length] + self.blockSize; void *buffer = malloc(bufferSize); // 开始加密 size_t encryptedSize = 0; //加密解密都是它 -- CCCrypt CCCryptorStatus cryptStatus = CCCrypt(kCCEncrypt, self.algorithm, option, cKey, self.keySize, cIv, [data bytes], [data length], buffer, bufferSize, &encryptedSize); NSData *result = nil; if (cryptStatus == kCCSuccess) { result = [NSData dataWithBytesNoCopy:buffer length:encryptedSize]; } else { free(buffer); NSLog(@"[错误] 加密失败|状态编码: %d", cryptStatus); } return [result base64EncodedStringWithOptions:0]; } - (NSString *)decryptString:(NSString *)string keyString:(NSString *)keyString iv:(NSData *)iv { // 设置秘钥 NSData *keyData = [keyString dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding]; uint8_t cKey[self.keySize]; bzero(cKey, sizeof(cKey)); [keyData getBytes:cKey length:self.keySize]; // 设置iv uint8_t cIv[self.blockSize]; bzero(cIv, self.blockSize); int option = 0; if (iv) { [iv getBytes:cIv length:self.blockSize]; option = kCCOptionPKCS7Padding;//CBC 加密！ } else { option = kCCOptionPKCS7Padding | kCCOptionECBMode;//ECB加密！ } // 设置输出缓冲区 NSData *data = [[NSData alloc] initWithBase64EncodedString:string options:0]; size_t bufferSize = [data length] + self.blockSize; void *buffer = malloc(bufferSize); // 开始解密 size_t decryptedSize = 0; /**CCCrypt 对称加密算法的核心函数（加密/解密） 参数： 1、kCCEncrypt 加密/kCCDecrypt 解密 2、加密算法、默认的 AES/DES 3、加密方式的选项 kCCOptionPKCS7Padding | kCCOptionECBMode;//ECB加密！ kCCOptionPKCS7Padding;//CBC 加密！ 4、加密密钥 5、密钥长度 6、iv 初始化向量，ECB 不需要指定 7、加密的数据 8、加密的数据长度 9、缓冲区（地址），存放密文的 10、缓冲区的大小 11、加密结果大小 */ CCCryptorStatus cryptStatus = CCCrypt(kCCDecrypt, self.algorithm, option, cKey, self.keySize, cIv, [data bytes], [data length], buffer, bufferSize, &decryptedSize); NSData *result = nil; if (cryptStatus == kCCSuccess) { result = [NSData dataWithBytesNoCopy:buffer length:decryptedSize]; } else { free(buffer); NSLog(@"[错误] 解密失败|状态编码: %d", cryptStatus); } return [[NSString alloc] initWithData:result encoding:NSUTF8StringEncoding]; } @end
使用
#import "ViewController.h" #import "EncryptionTools.h" @interface ViewController () @end @implementation ViewController - (void)viewDidLoad { [super viewDidLoad]; /** AES - ECB */ NSString * key = @"abc"; NSString * encStr = [[EncryptionTools sharedEncryptionTools] encryptString:@"hello" keyString:key iv:nil]; NSLog(@"加密的结果是：%@",encStr); NSLog(@"解密的结果是：%@",[[EncryptionTools sharedEncryptionTools] decryptString:encStr keyString:key iv:nil]); /** AES - CBC 加密 */ uint8_t iv[8] = {1,2,3,4,5,6,7,8}; NSData * ivData = [NSData dataWithBytes:iv length:sizeof(iv)]; NSLog(@"CBC加密：%@",[[EncryptionTools sharedEncryptionTools] encryptString:@"hello" keyString:@"abc" iv:ivData]); NSLog(@"解密：%@",[[EncryptionTools sharedEncryptionTools] decryptString:@"u3W/N816uzFpcg6pZ+kbdg==" keyString:key iv:ivData]); } @end
注意
1：hash算法特点用途（密码加密【hmac双层加密-token】和数字签名）
2：对称加密算法和对称加密模式ecb、cbc
