iOS 常见信息编码加密的各种方法

来源：互联网发布：java基础面试题2017 编辑：程序博客网时间：2024/05/21 12:44

一.base64

1.1 简介

Base64编码的思想是是采用64个基本的ASCII码字符对数据进行重新编码。它将需要编码的数据拆分成字节数组。以3个字节为一组。按顺序排列24位数据，再把这24位数据分成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。当所要编码的数据的字节数不是3的整倍数，也就是说在分组时最后一组不够3个字节。这时在最后一组填充1到2个0字节。并在最后编码完成后在结尾添加1到2个“=”。例：将对ABC进行BASE64编码首先取ABC对应的ASCII码值。A（65）B（66）C（67）。再取二进制值A（01000001）B（01000010）C（01000011），然后把这三个字节的二进制码接起来（010000010100001001000011），再以6位为单位分成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）。蓝色部分为真实数据。再把这四个字节数据转化成10进制数得（16）（20）（19）（3）。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据在字符表中的索引。

注：BASE64字符表:包括大写 A-Z 小写 a-z 数字 0-9 和+ /解码过程就是把4个字节再还原成3个字节再根据不同的数据形式把字节数组重新整理成数据.

1.2 base64的加密原则base64加密原则: 6 bit(原8bit) 一个字节. 不足的位数用0 补齐.两个0 用一个 = 表示.

1.3 加密特点:数据加密之后,数据量会变大,变大 1/3 左右.

1.4 使用步骤加密:

1> 将要加密的数据转为二进制的NSData *data = [string dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];

2> 进行base64 加密
NSString *base64String = [data base64EncodedStringWithOptions:0];

3> 写入文件:

解密

1> 将要解密的文件转为二进制数据 NSData *baseData = [[NSData alloc] initWithBase64EncodedString:base64String options:0];

2> 将解密后产生的二进制数据转为字符串
NSString *baseStr = [[NSString alloc] initWithData:baseData encoding:NSUTF8StringEncoding];

3> 写入文件

二.散列算法

散列是信息的提炼，通常其长度要比信息小得多，且为一个固定长度。加密性强的散列一定是不可逆的，这就意味着通过散列结果，无法推出任何部分的原始信息。任何输入信息的变化，哪怕仅一位，都将导致散列结果的明显变化，这称之为雪崩效应。散列还应该是防冲突的，即找不出具有相同散列结果的两条信息。具有这些特性的散列结果就可以用于验证信息是否被修改。

散列算法可以用来加密token生成签名，以便token信息不暴露在网络同时还能验证登录的有效性。

2.1 MD5简介MD5的全称是Message-DigestAlgorithm 5，Message-Digest泛指字节串(Message)的Hash变换，就是把一个任意长度的字节串变换成一定长的大整数。请注意我使用了"字节串"而不是"字符串"这个词，是因为这种变换只与字节的值有关，与字符集或编码方式无关。 MD5将任意长度的"字节串"变换成一个128bit的大整数，并且它是一个不可逆的字符串变换算法，换句话说就是，即使你看到源程序和算法描述，也无法将一个MD5的值变换回原始的字符串，从数学原理上说，是因为原始的字符串有无穷多个，这有点象不存在反函数的数学函数。

MD5的典型应用是对一段Message(字节串)产生fingerprint(指纹)，以防止被"篡改"。举个例子，你将一段话写在一个叫readme.txt文件中，并对这个readme.txt产生一个MD5的值并记录在案，然后你可以传播这个文件给别人，别人如果修改了文件中的任何内容，你对这个文件重新计算MD5时就会发现。如果再有一个第三方的认证机构，用MD5还可以防止文件作者的"抵赖"，这就是所谓的数字签名应用。

MD5还广泛用于加密和解密技术上，在很多操作系统中，用户的密码是以MD5值（或类似的其它算法）的方式保存的，用户Login的时候，系统是把用户输入的密码计算成MD5值，然后再去和系统中保存的MD5值进行比较，而系统并不"知道"用户的密码是什么。

注: MD5加密是不可逆的,也就是说, MD5加密后是不能解密的,所谓的解密只是用大数据的”试用”,来测出结果的.

2.2

加密方式 NSString *password = @"zhang";

password = [password md5String];

注:单纯的 MD5加密是不安全的,因此要用到 MD5加盐的方式

2.3

MD5加盐

1 盐值:MD5加盐的值,加的盐值越高越好.(盐值可以随意添加)

2 试用步骤:

1> 生成盐值NSString *salt = @”盐值”;

2> 拼接盐值password = [password stringByAppendingString:salt];

3> 加密password = password.md5String;

2.4 SHA-1

全名：安全哈希算法（Secure Hash Algorithm）输出： 160bit
与Md5比较
相同点：因为二者均由MD4导出，SHA-1和MD5彼此很相似。相应的，他们的强度和其他特性也是相似。不同点：1. 对强行攻击的安全性：最显著和最重要的区别是SHA-1摘要比MD5摘要长32 位。使用强行技术，产生任何一个报文使其摘要等于给定报摘要的难度对MD5是2^128数量级的操作，而对SHA-1则是2^160数量级的操作。这样，SHA-1对强行攻击有更大的强度。2. 对密码分析的安全性：由于MD5的设计，易受密码分析的攻击，SHA-1显得不易受这样的攻击。3. 速度：在相同的硬件上，SHA-1的运行速度比MD5慢。

三. 时间戳/动态密码

1> 实现目标用户的密码是一定的,但是每次发送给网络的密码都不同.相同的密码相同的加密算法,每次获得的值不同.客户端和服务器端的时间是相同的.

2> 原理客户端和服务器端依时间为基准采用相同的加密算法

3> 实现细节客户端和服务器端要求时间一致时间精度越高,越安全客户端:发送网络请求的时候依当前时间为基准进行加密.服务器端:以接收到时间为基准进行加密.还要以接收到的时间的前一分钟时间为基准进行加密.服务器端:判断这两次的密码和客户端发送的密码是否一致.

4> 实现步骤

// 1. 当前密码 NSString *password = @"zhang"; // 2. hmacKey值，是对“WangPengfei” 进行 MD5加密之后的值（动态生成的） NSString *hmacKey = @"d3bba33b51acaa0a272de7a2f6dfa233"; // 1. 第一次加密：第一次 HMAC 运算 password = [password hmacMD5StringWithKey:hmacKey]; // 2.1 获得当前的时间 NSDate *date = [NSDate date]; // 2.2 获得当前时间的字符串 // 实例化时间格式器 NSDateFormatter *formatter = [[NSDateFormatter alloc] init]; // 设置时间格式 formatter.dateFormat = @"yyyy-MM-dd HH:mm"; // 获取当前时间（要和服务器保持一致） NSString *dateStr = [formatter stringFromDate:date];

  // 3. 将第一次加密后的密码与当前时间的字符串拼接在一起  password = [password stringByAppendingString:dateStr];  // 4. 进行第二次 HMAC 加密  password = [password hmacMD5StringWithKey:hmacKey];

四.钥匙串存储--SSKeychain 第三方框架>

钥匙串:可以在钥匙串中直接写入明文密码,钥匙串比较安全钥匙串的存储

1> 要写入的密码 NSString *password = @"zhang";

2> 取出应用的唯一标示符NSString *bundleID = [NSBundle mainBundle].bundleIdentifier;

3> 写入[SSKeychain setPassword:password forService:bundleID account:kUserNameKey]

钥匙串的读取:

根据钥匙串的唯一标示符取出密码

NSString *password = [SSKeychain passwordForService:bundleID account:kUserNameKey];

五.Cookie

是一个网络信息块,用来存储信息

cookie 会自动登录,会将 cookie 中保存的数据自动发给服务器

查看 cookie 中信息:注: NSHTTPCookieStorage中保存了cookie 的所有信息

NSHTTPCookieStorage *storage = [NSHTTPCookieStorage sharedHTTPCookieStorage];

取出storage 中的cookie 信息

storage.cookies enumerateObjectsUsingBlock:^(NSHTTPCookie * _Nonnull obj, NSUInteger idx, BOOL * _Nonnull stop) {

NSHTTPCookie *cookie = obj;

NSLog(@"cookie:%@",cookie);

}];

}

六.对称加密算法

优点：算法公开、计算量小、加密速度快、加密效率高、可逆

缺点：双方使用相同钥匙，安全性得不到保证

现状：对称加密的速度比公钥加密快很多，在很多场合都需要对称加密，

相较于DES和3DES算法而言，AES算法有着更高的速度和资源使用效率，安全级别也较之更高了，被称为下一代加密标准

nECB ：电子代码本，就是说每个块都是独立加密的

nCBC ：密码块链，使用一个密钥和一个初始化向量 (IV)对数据执行加密转换

ECB和CBC区别：CBC更加复杂更加安全，里面加入了8位的向量（8个0的话结果等于ECB）。在明文里面改一个字母，ECB密文对应的那一行会改变，CBC密文从那一行往后都会改变。

ECB终端命令：

$ openssl enc -des-ecb -K 616263 -nosalt -in msg1.txt -out msg1.bin

CBC终端命令：

$ openssl enc -des-cbc -K 616263 -iv 0000000000000000 -nosalt -in msg1.txt -out msg2.bin

DES

DES是Data Encryption Standard（数据加密标准）的缩写。DES是一个分组加密算法，他以64位为分组对数据加密。同时DES也是一个对称算法：加密和解密用的是同一个算法。它的密匙长度是56位（因为每个第8位都用作奇偶校验），密匙可以是任意的56位的数，而且可以任意时候改变。其中有极少量的数被认为是弱密匙，但是很容易避开他们。所以保密性依赖于密钥。

DES对64(bit)位的明文分组M进行操作，M经过一个初始置换IP置换成m0，将m0明文分成左半部分和右半部分m0=(L0,R0)，各32位长。然后进行16轮完全相同的运算，这些运算被称为函数f，在运算过程中数据与密匙结合。经过16轮后，左，右半部分合在一起经过一个末置换，这样就完成了。在每一轮中，密匙位移位，然后再从密匙的56位中选出48位。通过一个扩展置换将数据的右半部分扩展成48位，并通过一个异或操作替代成新的32位数据，在将其置换换一次。这四步运算构成了函数f。然后，通过另一个异或运算，函数f的输出与左半部分结合，其结果成为新的右半部分，原来的右半部分成为新的左半部分。将该操作重复16次，就实现了。

解密过程：在经过所有的代替、置换、异或盒循环之后，你也许认为解密算法与加密算法完全不同。恰恰相反，经过精心选择的各种操作，获得了一个非常有用的性质：加密和解密使用相同的算法。DES加密和解密唯一的不同是密匙的次序相反。如果各轮加密密匙分别是K1,K2,K3….K16那么解密密匙就是K16,K15,K14…K1

七.RSA加密

RSA非对称加密算法

非对称加密算法需要两个密钥：公开密钥（publickey）和私有密钥（privatekey）

公开密钥与私有密钥是一对，如果用公开密钥对数据进行加密，只有用对应的私有密钥才能解密；如果用私有密钥对数据进行加密，那么只有用对应的公开密钥才能解密

特点：

非对称密码体制的特点：算法强度复杂、安全性依赖于算法与密钥但是由于其算法复杂，而使得加密解密速度没有对称加密解密的速度快

对称密码体制中只有一种密钥，并且是非公开的，如果要解密就得让对方知道密钥。所以保证其安全性就是保证密钥的安全，而非对称密钥体制有两种密钥，其中一个是公开的，这样就可以不需要像对称密码那样传输对方的密钥了

优点:

RSA是目前最有影响力的公钥加密算法
RSA的安全性依赖于大数分解,所以安全性很高
今天只有短的RSA钥匙才可能被强力方式解破,安全

缺点:

产生密钥很麻烦
速度太慢.速度一直是RSA的缺陷。一般来说只用于少量数据加密。
RSA的速度比对应同样安全级别的对称密码算法要慢1000倍左右。

基本加密原理：

(1)找出两个“很大”的质数：P & Q

(2)N = P * Q

(3)M = (P – 1) * (Q – 1)

(4)找出整数E，E与M互质，即除了1之外，没有其他公约数

(5)找出整数D，使得E*D除以M余1，即 (E * D) % M = 1

经过上述准备工作之后，可以得到：

E是公钥，负责加密

D是私钥，负责解密

N负责公钥和私钥之间的联系

加密算法，假定对X进行加密

(X ^ E) % N = Y

n根据费尔马小定义，根据以下公式可以完成解密操作

(Y ^ D) % N = X

但是RSA加密算法效率较差，对大型数据加密时间很长，一般用于小数据。

常用场景：

分部要给总部发一段报文，先对报文整个进行MD5得到一个报文摘要，再对这个报文摘要用公钥加密。然后把报文和这个RSA密文一起发过去。

总部接收到报文之后要先确定报文是否在中途被人篡改，就先把这个密文用私钥解密得到报文摘要，再和整个报文MD5一下得到的报文摘要进行对比如果一样就是没被改过。

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二.散列算法

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