• iOS中的加密操作


      最近项目中用到了一些加密操作,在这里简单总结了一下。总的来说加密分为对称加密和非对称加密两种,下面对这两种加密方式作一个简单的说明。

    对称加密(Symmetric Cryptography

      对称加密是最快速、最简单的一种加密方式,加密(encryption)与解密(decryption)用的是同样的密钥(secret key)。对称加密有很多种算法,由于它效率很高,所以被广泛使用在很多加密协议的核心当中。

      对称加密通常使用的是相对较小的密钥,一般小于256 bit。因为密钥越大,加密越强,但加密与解密的过程越慢。如果你只用1 bit来做这个密钥,那黑客们可以先试着用0来解密,不行的话就再用1解;但如果你的密钥有1 MB大,黑客们可能永远也无法破解,但加密和解密的过程要花费很长的时间。密钥的大小既要照顾到安全性,也要照顾到效率,是一个trade-off

      2000年10月2日,美国国家标准与技术研究所(NIST--American National Institute of Standards and Technology)选择了Rijndael算法作为新的高级加密标准(AES--Advanced Encryption Standard)。.NET中包含了Rijndael算法,类名叫RijndaelManaged,示例如下:

      加密过程:

     1         private string myData = "hello";
     2         private string myPassword = "OpenSesame";
     3         private byte[] cipherText;
     4         private byte[] salt = { 0x0, 0x1, 0x2, 0x3, 0x4, 0x5, 0x6, 0x5, 0x4, 0x3, 0x2, 0x1, 0x0 };
     5             
     6 7         private void mnuSymmetricEncryption_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
     8         {
     9             var key = new Rfc2898DeriveBytes(myPassword, salt);
    10             // Encrypt the data.
    11             var algorithm = new RijndaelManaged();
    12             algorithm.Key = key.GetBytes(16);
    13             algorithm.IV = key.GetBytes(16);
    14             var sourceBytes = new System.Text.UnicodeEncoding().GetBytes(myData);
    15             using (var sourceStream = new MemoryStream(sourceBytes))
    16             using (var destinationStream = new MemoryStream())
    17             using (var crypto = new CryptoStream(sourceStream, algorithm.CreateEncryptor(), CryptoStreamMode.Read))
    18             {
    19                 moveBytes(crypto, destinationStream);
    20                 cipherText = destinationStream.ToArray();
    21             }
    22             MessageBox.Show(String.Format("Data:{0}{1}Encrypted and Encoded:{2}", myData, Environment.NewLine, Convert.ToBase64String(cipherText)));
    23         }
    24         private void moveBytes(Stream source, Stream dest)
    25         {
    26             byte[] bytes = new byte[2048];
    27             var count = source.Read(bytes, 0, bytes.Length);
    28             while (0 != count)
    29             {
    30                 dest.Write(bytes, 0, count);
    31                 count = source.Read(bytes, 0, bytes.Length);
    32             }
    33         }
    34     

      解密过程:

     1 private void mnuSymmetricDecryption_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
     2         {
     3             if (cipherText == null)
     4             {
     5                 MessageBox.Show("Encrypt Data First!");
     6                 return;
     7             }
     8             var key = new Rfc2898DeriveBytes(myPassword, salt);
     9             // Try to decrypt, thus showing it can be round-tripped.
    10             var algorithm = new RijndaelManaged();
    11             algorithm.Key = key.GetBytes(16);
    12             algorithm.IV = key.GetBytes(16);
    13             using (var sourceStream = new MemoryStream(cipherText))
    14             using (var destinationStream = new MemoryStream())
    15             using (var crypto = new CryptoStream(sourceStream, algorithm.CreateDecryptor(), CryptoStreamMode.Read))
    16             {
    17                 moveBytes(crypto, destinationStream);
    18                 var decryptedBytes = destinationStream.ToArray();
    19                 var decryptedMessage = new UnicodeEncoding().GetString(
    20                 decryptedBytes);
    21                 MessageBox.Show(decryptedMessage);
    22             }
    23         } 

      对称加密的一大缺点是密钥的管理与分配,换句话说,如何把密钥发送到需要解密你的消息的人的手里是一个问题。在发送密钥的过程中,密钥有很大的风险会被黑客们拦截。现实中通常的做法是将对称加密的密钥进行非对称加密,然后传送给需要它的人。

      

    非对称加密(Asymmetric Cryptography

      非对称加密为数据的加密与解密提供了一个非常安全的方法,它使用了一对密钥,公钥(public key)和私钥(private key)。私钥只能由一方安全保管,不能外泄,而公钥则可以发给任何请求它的人。非对称加密使用这对密钥中的一个进行加密,而解密则需要另一个密钥。比如,你向银行请求公钥,银行将公钥发给你,你使用公钥对消息加密,那么只有私钥的持有人--银行才能对你的消息解密。与对称加密不同的是,银行不需要将私钥通过网络发送出去,因此安全性大大提高。

      目前最常用的非对称加密算法是RSA算法,是Rivest, Shamir, Adleman1978年发明,他们那时都是在MIT.NET中也有RSA算法,示例如下:

      加密过程:

     1         private byte[] rsaCipherText;
     2         private void mnuAsymmetricEncryption_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
     3         {
     4             var rsa = 1;
     5             // Encrypt the data.
     6             var cspParms = new CspParameters(rsa);
     7             cspParms.Flags = CspProviderFlags.UseMachineKeyStore;
     8             cspParms.KeyContainerName = "My Keys";
     9             var algorithm = new RSACryptoServiceProvider(cspParms);
    10             var sourceBytes = new UnicodeEncoding().GetBytes(myData);
    11             rsaCipherText = algorithm.Encrypt(sourceBytes, true);
    12             MessageBox.Show(String.Format("Data: {0}{1}Encrypted and Encoded: {2}",
    13                 myData, Environment.NewLine,
    14                 Convert.ToBase64String(rsaCipherText)));
    15         }
    16     

      解密过程:

     1 private void mnuAsymmetricDecryption_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
     2         {
     3             if(rsaCipherText==null)
     4             {
     5                 MessageBox.Show("Encrypt First!");
     6                 return;
     7             }
     8             var rsa = 1;
     9             // decrypt the data.
    10             var cspParms = new CspParameters(rsa);
    11             cspParms.Flags = CspProviderFlags.UseMachineKeyStore;
    12             cspParms.KeyContainerName = "My Keys";
    13             var algorithm = new RSACryptoServiceProvider(cspParms);
    14             var unencrypted = algorithm.Decrypt(rsaCipherText, true);
    15             MessageBox.Show(new UnicodeEncoding().GetString(unencrypted));
    16         }

      虽然非对称加密很安全,但是和对称加密比起来,它非常的慢,所以我们还是要用对称加密来传送消息,但对称加密所使用的密钥我们可以通过非对称加密的方式发送出去。为了解释这个过程,请看下面的例子:

    1 Alice需要在银行的网站做一笔交易,她的浏览器首先生成了一个随机数作为对称密钥。

    2 Alice的浏览器向银行的网站请求公钥。

    3银行将公钥发送给Alice

    4 Alice的浏览器使用银行的公钥将自己的对称密钥加密。

    5 Alice的浏览器将加密后的对称密钥发送给银行。

    6银行使用私钥解密得到Alice浏览器的对称密钥。

    7 Alice与银行可以使用对称密钥来对沟通的内容进行加密与解密了。

     

    总结

    (1) 对称加密加密与解密使用的是同样的密钥,所以速度快,但由于需要将密钥在网络传输,所以安全性不高。

    (2) 非对称加密使用了一对密钥,公钥与私钥,所以安全性高,但加密与解密速度慢。

    (3) 解决的办法是将对称加密的密钥使用非对称加密的公钥进行加密,然后发送出去,接收方使用私钥进行解密得到对称加密的密钥,然后双方可以使用对称加密来进行沟通。

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