1. 密码学发展简介
密码学是指研究信息加密,破解密码的技术科学。密码学的起源可追溯到2000年前。而密码学是以数字为基础的。
发展历史
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密码学的历史大致可以追溯到两千年前,相传古罗马名将凯撒大帝为了防止敌方截获情报,用密码传送情报。凯撒的做法很简单,就是对二十几个罗马字母建立一张对应表。这样,如果不知道密码本,即使截获一段信息也看不懂。
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从凯撒大帝时代到上世纪70年代这段很长的时间里,密码学的发展非常的缓慢,因为设计者基本上靠经验。没有运用数学原理
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在1976年以前,所有的加密方法都是同一种模式:加密、解密使用同一种算法。在交互数据的时候,彼此通信的双方就必须将规则告诉对方,否则没法解密。那么加密和解密的规则(简称密钥),它保护就显得尤其重要。传递密钥就成为了最大的隐患。这种加密方式被成为对称加密算法(symmetric encryption algorithm)
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1976年,两位美国计算机学家 迪菲(W.Diffie)、赫尔曼(M.Hellman) 提出了一种崭新构思,可以在不直接传递密钥的情况下,完成密钥交换。这被称为“迪菲赫尔曼密钥交换”算法。开创了密码学研究的新方向
image.png
2. 非对称加密RSA产生过程
- 上世纪70年代产生的一种加密算法。其加密方式比较特殊,需要两个密钥:公开密钥简称公钥(
publickey
)和私有密钥简称私钥(privatekey
)。公钥加密,私钥解密;私钥加密,公钥解密。这个加密算法就是伟大的RSA - 这种算法非常可靠,密钥越长,它就越难破解。根据已经披露的文献,目前被破解的最长 RSA密钥是 768 个二进制位。也就是说,长度超过 768 位的密钥,还无法破解(至少没人公开宣布)。因此可以认为,1024 位的 RSA 密钥基本安全,2048 位的密钥极其安全。
( 当然 RSA 的缺陷也很容易想到 : 效率相对较低 , 字节长度限制等 . 因此实际应用中我们往往会结合对称性加密一起使用 , 关键内容使用 RSA )
3. RSA 数学原理
3.1 离散对数问题
3.1.1 原根
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先从一个问题开始:三的多少次方模 17 等于 12?
image.png
- 显然 , 对于离散对数问题 , 其正向计算得到右边 12 很简单. 但是反向运算时 , 就无从下手. 只能穷举 .
- 而且当模数使用质数 17 时 , 结果固定在 1 ~ 17 之间. 而当 17 这个模数足够大时 , 就算知道采用的是这个算法 , 也知道 17 这个质数和答案 , 想要再计算出来上图中这个问号值 , 可以想象到其难度和计算量有多大 .
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如下图:
image.png - 从上图我们可以看出,3的N次方取模17的结果是范围:从1到16的任意一个数字。这样3称为17的原根。
-
这样我们得出一个规律用来加密,3 的 N次方,也就是上面图的
image.png
的问号,我们可以用作N(公式中的?号)作为明文,得到密文 12 。这样即使黑客得到我们在网络中传输的密文12 ,就是他知道这个公式,他也很难反算出我们的明文 N。特别是我们把被模数17改的更大一些,如改为几百位的数字,那么黑客基本上是不可能通过这个公式反算出我们的明文的。他只能通过不断试错的暴力破解方式。
- 通过上面这个公式反算,计算出明文N的问题叫做离散对数问题
3.2 欧拉函数Φ
先了解一些概念
- 关于互质关系:如果两个正整数,除了1以外,没有其他公因数,我们就称这两个数是互质关系(coprime)。
如果一个数N是质数,那么小于N的数都会与N 这个数字互为质数。如N=5,那么1,2,3,4都与5构成互质关系,那么 Φ(5) = 4,表示有4个数与5构成互质关系。
- 任意给定正整数n,请问在小于等于n的正整数之中,有多少个与n构成互质关系?计算这个值的方式叫做欧拉函数,使用:Φ(n)表示
- 如: 计算8的欧拉函数,和8互质的 1、2、3、4、5、6、7、8,Φ(8) = 4
- 计算7的欧拉函数,和7互质的 1、2、3、4、5、6、7,Φ(7) = 6
- 计算56的欧拉函数,Φ(56) = Φ(8) * Φ(7) = 4 * 6 = 24
通过上面的一些推理,我们不难发现欧拉函数的特点:
- 欧拉函数特点
- 当n是质数的时候,Φ(n)=n-1。
- 如果n可以分解成两个互质的整数之积,如n=AB则:Φ(AB)=Φ(A)*Φ(B)
- 根据以上两点得到:如果N是两个质数P1 和 P2的乘积则: Φ(N)=Φ(P1)Φ(P2)=(P1-1)(P2-1)
例如 15 = 3 * 5 ,Φ(53)=Φ(5)Φ(3) , 而 Φ(5) = 4,Φ(3) = 2, 则Φ(53)=Φ(5)Φ(3) = 4 * 2 = 8, 也就是15有8个数与它构成互质关系。
3.3 欧拉定理
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欧拉定理:如果两个正整数m和n互质,那么m的Φ(n)次方减去1,可以被n整除。(m^Φ(n)-1)/n = K(整数)
image.png -
费马小定理:欧拉定理的特殊情况:如果两个正整数m和n互质,而且n为质数!那么Φ(n)结果就是n-1。(m^(n-1)-1)/n = K(整数)
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3.4 公式转换
模反元素:如果两个正整数e和x互质,那么一定可以找到整数d,使得 ed-1 被x整除。那么d就是e对于x的“模反元素”
image.png
如上图所示,转换过程5步即可:
-
首先根据欧拉定理
image.png -
由于 1 的 k 次方恒等于 1 , 那么
image.png -
由于 1*m ≡ m , 那么
image.png -
用模反元素转换,那么换算成公式 就是:
image.png -
转换一下写法
image.png -
比较第五步和第三步中红框部分. 也就是说当 x 等于 Φ(n) 时 :
image.png
d 是 e 相对于 φ(n) 的模反元素
注意 : 公式推导第一步时 我们欧拉定理的前提是 m 和 n 互质 , 但是由于模反元素的关系 , 其实只要满足 m < n 上述结果依然成立.
如果上面的这个公式可以拆分为两次,就可以用来加密。
- 我们可以在终端使用python来验证一下:
image.pngM = 4, N = 15, φ(n) = 8, e = 3,
d ? 3d -1 = 8
d = (8k+1)/3 -> ( 3, 11)
这里我们可以取d = 11
image.png
上面验证知道,m,n不一定要,只需要m < n即可。
从终端打印结构可以看出:n = 15 只要 m < n 也就是 m <= 14 无论是否是质数,公式:
image.png
都成立。
- 然而科学家们一直停留在这个公式阶段,直到迪菲赫尔曼密钥交换出现,通过拆分这个公式实现。
3.5 迪菲赫尔曼密钥交换
-
实际场景来看下迪菲赫尔曼密钥交换过程如下图:
image.png - 客户端先选一个随机数13 ,这个数除了客户端知道,没有其他任何人知道。
- 服务器选一个随机数15, 这个数字除了服务器端,没有任何知道。
- 这两个数字13,15分别只有客户端和服务器自己知道,不会在网络上传输,所以不会被泄密。
- 客户端用3作为根原, 3 的13次方 然后取模 17 (3^13mod 17 = 12),得到12,发给服务器端。
- 服务器端拿到12后,先将12保存起来,服务器端用同客户端一样的算法(3^15mod17 = 6),得到数字6,发给客户端。
- 这样客户端和服务器端就完成了彼此的密钥交换。
- 然后客户端和服务器分别做如下一次运算:
- 客户端拿到服务器发过来的数字6,用同样的算法,(6^13mod17 = 10), 服务器端用从客户端拿到的数字12,用同样的算法(12^ 15mod 17 = 10)同样也是得到10,这个10 就是客户端和服务器交换的秘钥。
- 这样网络上从来就没有传输过秘钥10,而客户端和服务器却通过同样的算法,计算两次就得到了密钥。
3.5.1 数学原理
-
上面讲解的迪菲赫尔曼密钥交换的数学原理如下图:
image.png - 实际上客户端和服务器都做了两次运算,
- 客户端的两次运算:
- 第一次是服务器端做的运算:3^15mod 17 = 6
- 第二次是客户端自己拿到服务器端的6继续做的一次运算:6^13 mod17 = 10
- 第二次运算的6 用第一次的315替换就实际上得到:315^13 mod17 = 10
- 服务器端的两次运算:
- 第一次是在客户端做的运算:3^13mod17 = 12
- 第二次是拿到客户端的12继续做一次运算:12^15mod17 = 10
- 第二次运算的12实际上是用313代替:313^15 mod 17 = 10
- 这样我们可以清楚的看到:客户端(31513 mod17 = 10)= 服务器(31315 mod 17 = 10)
-
那我们把上面的计算过程总结出来就是如下的公式:
image.png
上面的计算套用公式:
如上面服务器端的计算: m=3, e=13, n=17, C=12 (运算公式:3^13mod17 = 12)
实际上就是:m^e mod n = C
然后由于d = 15, (运算公式:12^15 mod 17 = 10)
实际上就是: C^d mod n = m ,由于 C = m ^ e mod n,可以得到 m ^ e ^ d mod n = m, 也就是:m ^ (ed) mod n = m
实际上就是对ed 进行了拆分,拆分成了两次运算。
-
结合我们刚刚第五步之后得出的
image.png -
拆分公式,可以用来加密,解密还原数据:
image.png
其中 d 是 e 相对于 φ(n) 的模反元素 , 因为 x = Φ(n) , 那么同样 , e 和 φ(n) 是互质关系
- 举例验证:例如: m = 3 , n = 15 , φ(n) = 8 , e = 3 , d = 11
通过终端python3验证:
-
总结如图:
image.png
3.7 RSA的诞生
- 由上面的迪菲赫尔曼密钥交换 和我们得出的公式:m ^ (e*d) mod n = m ,两者结合换算,可以得到加密和解密的公式:
- 加密: m ^ e mod n = c, (c 加密的结果,m是明文, e和n就是公钥,d和n就是私钥)
- 解密:c ^ d mod n = m
-
公式换算如下图:
image.png
- n 会非常大,长度一般为 1024 个二进制位。(目前人类已经分解的最大整数,232 个十进制位,768 个二进制位)
- 由于需要求出 φ(n),所以根据欧函数特点,最简单的方式 n 由两个质数相乘得到: 质数:p1、p2 . 那么
Φ(n) = (p1 -1) * (p2 - 1)- 最终由 φ(n) 得到 e 和 d 。
总共生成 6 个数字:p1、p2、n、φ(n)、e、d
其中 n 和 e 组成公钥 .
n 和 d 组成私钥 .
m 为明文 .
c为密文 .- 除了公钥用到了 n 和 e 其余的 4 个数字是不公开的。
3.8 RSA算法
-
只要满足d是e相对于Φ(n)的模反元素
-
m小于n
image.png -
下面我们通过python来验证一下:
image.pngm ^ e mod n = c 加密
c ^ d mod n = m 解密
我们假设 n = 15 则 φ(n) = φ(15) = 8,
假设 e = 3
假设 d= 19
假设明文 m = 7
先来计算出加密:c = 7 ^ 3 mod 15 = 13
然后解密:13 ^ 19 mod 15 = 7
- RSA算法的特点:
- 总共生成 6 个数字:p1、p2、n、φ(n)、e、d
其中 n 和 e 组成公钥 .
n 和 d 组成私钥 .
m 为明文 .
c为密文 .- 除了公钥用到了 n 和 e 其余的 4 个数字是不公开的。
- 黑客要破解实际上就是根据n, 去求φ(n), 而当n比较大时,是很难算出φ(n),φ(n)只能通过试错的方式去暴力破解(用因式分解方式)。
- 要求出φ(n) 目前最大只能计算到232个十进制位,只是运算时间的问题,如果量子计算机真的出来了,因为量子计算理论上运算量是无穷大的,所以可以破解这个φ(n),由于银行等很多大公司都是用的RSA加密方式,所以量子计算的问世,将会对密码学产生很大的影响。
3.9 终端演练RSA加密算法
-
Mac的终端可以直接使用OpenSSL进行RSA的命令运行。
image.png -
OpenSSL使用RSA
- 生成RSA私钥,秘钥长度为1024bit
终端输入命令:openssl genrsa -out private.pem 1024
image.png- 从私钥中提取公钥
终端输入命令:openssl rsa -in private.pem -pubout -out public.pem
image.png通过上面两步分别已经生成了公钥,私钥文件
image.png我们查看一下生成的公钥,私钥是什么东东
image.png查看一下公钥内容:
image.png- 实际上公钥,私钥都是经过base64加密的,我们接下来将私钥转换成明文查看:
终端输入命令:openssl rsa -in private.pem -text -out private.txt
image.png我们查看一下私钥的明文:
终端输入:cat private.txt
image.png
3.9.1 openssl实现rsa加密 ,解密
- 打开终端,新建一个message.txt文件:
vi message.txt
-
输入hello,保存
image.png - 通过公钥进行加密:终端输入:
openssl rsautl -encrypt -in message.txt -inkey public.pem -pubin -out enc.txt
image.png
加密后的内容hello变成了乱码了。
- 通过私钥进行解密,终端输入:
penssl rsautl -decrypt -in enc.txt -inkey private.pem -out dec.txt
image.png
解密后在dec.txt输出了原来的明文hello
- 此外我们还可以用私钥进行加密,公钥进行解密。
- 私钥通过sign进行私钥加密
- 终端输入命令:
penssl rsautl -sign -in message.txt -inkey private.pem -out enc.bin
image.png
- 然后我们用公钥进行解密,终端输入:
openssl rsautl -verify -in enc.bin -inkey public.pem -pubin -out dec.txt
解密到dec.txt ,我们可以看到解密后的明文也还原了hello
image.png
3.9.2 openssl 提取证书p12文件
- rsa 由于效率不高,不太适合大的数据加密,一般用来加密关键数据,如交换秘钥用rsa加密,rsa也经常用于加密hash值,也就是我们所说的签名。
- 在代码里面加密我们一般不会直接使用pem文件,一般要提前证书文件
- 在终端输入:
openssl req -new -key private.pem -out rsacert.csr
会生成一个.csr文件
其中按提示输入一些信息,如邮箱,密码等
image.png
- csr文件实际上会去请求一个证书文件,向证书颁发机构颁发一个证书。
- 颁发证书终端命令:
openssl x509 -req -days 3650 -in rsacert.csr -signkey private.pem -out rsacert.crt
image.png
-
这样我们就得到了颁发的证书rsacert.crt文件:
image.png -
这个颁发(官方认证,证书结构盖章的)的证书是要收费的,机构一般要收5千元一年,上面我们写的有效期是10年,意味着要交5万元,o my gad.
-
这个证书我们不会直接使用,还需要提前
-
终端输入命令:
openssl x509 -outform der -in rsacert.crt -out rsacert.der
image.png
-
提取到文件rsacert.der
image.png - 这个文件主要包含公钥和一些必要信息,后面我们就通过这个der生成一个p12文件,
- p12文件实际上就包含公钥和私钥。
- 接下来,我们到处p12文件。
- 终端输入命令
openssl pkcs12 -export -out p.p12 -inkey private.pem -in rsacert.crt
-
这个时候会提示我们输入密码,如下图:
image.png -
输入密码后(需要确认两次密码)
image.png -
这样我们就提前到了p12文件
image.png -
实际上我们就可以用p.p12 和 rsacert.der进行加密和解密
image.png
3.9.3 终端base64编码
- 我们在rsa文件夹下面有一张kyl.jpg图片,现在通过终端进行base64编码
-
先终端cd 到rsa这个目录
image.png -
终端输入编码命令:
base64 kyl.jpg -o pic.txt
image.png
- 现在我们可以用终端进行base64解码:
base64 pic.txt -o 123.png -D
image.png
解码后我们得到123.png图片
image.png
3.9.4 base64编码代码实现
//给一个字符 编码
-(NSString *)base64Endcode:(NSString *)str{
NSData * data = [str dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
return [data base64EncodedStringWithOptions:0];
}
//给一个编码我对其进行解密
-(NSString *)base64Decode:(NSString *)str{
NSData * data = [[NSData alloc] initWithBase64EncodedString:str options:0];
return [[NSString alloc] initWithData:data encoding:NSUTF8StringEncoding];
}
-
base64 简介
image.png
4. RSA加密代码实现
4.1 RSA加密代码下载
- RSA加密代码:点击下载RSA加密代码
4.2加密代码讲解
4.2.1 新建一个KRSACryptor单例类
KRSACryptor.h文件如下:
//
// KRSACryptor.h
// 001-KylAppEncrypt
//
// Created by 孔雨露 on 2019/12/14.
// Copyright © 2019 Apple. All rights reserved.
//
#import <Foundation/Foundation.h>
NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN
@interface KRSACryptor : NSObject
+ (instancetype)shared;
/**
* 生成密钥对
*
* @param keySize 密钥尺寸,可选数值(512/1024/2048)
*/
- (void)generateKeyPair:(NSUInteger)keySize;
/**
* 加载公钥
*
* @param publicKeyPath 公钥路径
*
@code
# 生成证书
$ openssl genrsa -out ca.key 1024
# 创建证书请求
$ openssl req -new -key ca.key -out rsacert.csr
# 生成证书并签名
$ openssl x509 -req -days 3650 -in rsacert.csr -signkey ca.key -out rsacert.crt
# 转换格式
$ openssl x509 -outform der -in rsacert.crt -out rsacert.der
@endcode
*/
- (void)loadPublicKey:(NSString *)publicKeyPath;
/**
* 加载私钥
*
* @param privateKeyPath p12文件路径
* @param password p12文件密码
*
@code
openssl pkcs12 -export -out p.p12 -inkey ca.key -in rsacert.crt
@endcode
*/
- (void)loadPrivateKey:(NSString *)privateKeyPath password:(NSString *)password;
/**
* 加密数据
*
* @param plainData 明文数据
*
* @return 密文数据
*/
- (NSData *)encryptData:(NSData *)plainData;
/**
* 解密数据
*
* @param cipherData 密文数据
*
* @return 明文数据
*/
- (NSData *)decryptData:(NSData *)cipherData;
@end
NS_ASSUME_NONNULL_END
KRSACryptor.m文件如下:
//
// KRSACryptor.m
// 001-KylAppEncrypt
//
// Created by 孔雨露 on 2019/12/14.
// Copyright © 2019 Apple. All rights reserved.
//
#import "KRSACryptor.h"
// 填充模式
#define kTypeOfWrapPadding kSecPaddingPKCS1
// 公钥/私钥标签
#define kPublicKeyTag "com.logic.EncryptDemo.publickey"
#define kPrivateKeyTag "com.logic.EncryptDemo.privatekey"
static const uint8_t publicKeyIdentifier[] = kPublicKeyTag;
static const uint8_t privateKeyIdentifier[] = kPrivateKeyTag;
@interface KRSACryptor() {
SecKeyRef publicKeyRef; // 公钥引用
SecKeyRef privateKeyRef; // 私钥引用
}
@property (nonatomic, retain) NSData *publicTag; // 公钥标签
@property (nonatomic, retain) NSData *privateTag; // 私钥标签
@end
@implementation KRSACryptor
+ (instancetype)shared {
static id instance;
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
instance = [[self alloc] init];
});
return instance;
}
- (instancetype)init {
self = [super init];
if (self) {
// 查询密钥的标签
_privateTag = [[NSData alloc] initWithBytes:privateKeyIdentifier length:sizeof(privateKeyIdentifier)];
_publicTag = [[NSData alloc] initWithBytes:publicKeyIdentifier length:sizeof(publicKeyIdentifier)];
}
return self;
}
#pragma mark - 加密 & 解密数据
- (NSData *)encryptData:(NSData *)plainData {
OSStatus sanityCheck = noErr;
size_t cipherBufferSize = 0;
size_t keyBufferSize = 0;
NSAssert(plainData != nil, @"明文数据为空");
NSAssert(publicKeyRef != nil, @"公钥为空");
NSData *cipher = nil;
uint8_t *cipherBuffer = NULL;
// 计算缓冲区大小
cipherBufferSize = SecKeyGetBlockSize(publicKeyRef);
keyBufferSize = [plainData length];
if (kTypeOfWrapPadding == kSecPaddingNone) {
NSAssert(keyBufferSize <= cipherBufferSize, @"加密内容太大");
} else {
NSAssert(keyBufferSize <= (cipherBufferSize - 11), @"加密内容太大");
}
// 分配缓冲区
cipherBuffer = malloc(cipherBufferSize * sizeof(uint8_t));
memset((void *)cipherBuffer, 0x0, cipherBufferSize);
// 使用公钥加密
sanityCheck = SecKeyEncrypt(publicKeyRef,
kTypeOfWrapPadding,
(const uint8_t *)[plainData bytes],
keyBufferSize,
cipherBuffer,
&cipherBufferSize
);
NSAssert(sanityCheck == noErr, @"加密错误,OSStatus == %d", sanityCheck);
// 生成密文数据
cipher = [NSData dataWithBytes:(const void *)cipherBuffer length:(NSUInteger)cipherBufferSize];
if (cipherBuffer) free(cipherBuffer);
return cipher;
}
- (NSData *)decryptData:(NSData *)cipherData {
OSStatus sanityCheck = noErr;
size_t cipherBufferSize = 0;
size_t keyBufferSize = 0;
NSData *key = nil;
uint8_t *keyBuffer = NULL;
SecKeyRef privateKey = NULL;
privateKey = [self getPrivateKeyRef];
NSAssert(privateKey != NULL, @"私钥不存在");
// 计算缓冲区大小
cipherBufferSize = SecKeyGetBlockSize(privateKey);
keyBufferSize = [cipherData length];
NSAssert(keyBufferSize <= cipherBufferSize, @"解密内容太大");
// 分配缓冲区
keyBuffer = malloc(keyBufferSize * sizeof(uint8_t));
memset((void *)keyBuffer, 0x0, keyBufferSize);
// 使用私钥解密
sanityCheck = SecKeyDecrypt(privateKey,
kTypeOfWrapPadding,
(const uint8_t *)[cipherData bytes],
cipherBufferSize,
keyBuffer,
&keyBufferSize
);
NSAssert1(sanityCheck == noErr, @"解密错误,OSStatus == %d", sanityCheck);
// 生成明文数据
key = [NSData dataWithBytes:(const void *)keyBuffer length:(NSUInteger)keyBufferSize];
if (keyBuffer) free(keyBuffer);
return key;
}
#pragma mark - 密钥处理
/**
* 生成密钥对
*/
- (void)generateKeyPair:(NSUInteger)keySize {
OSStatus sanityCheck = noErr;
publicKeyRef = NULL;
privateKeyRef = NULL;
NSAssert1((keySize == 512 || keySize == 1024 || keySize == 2048), @"密钥尺寸无效 %tu", keySize);
// 删除当前密钥对
[self deleteAsymmetricKeys];
// 容器字典
NSMutableDictionary *privateKeyAttr = [[NSMutableDictionary alloc] init];
NSMutableDictionary *publicKeyAttr = [[NSMutableDictionary alloc] init];
NSMutableDictionary *keyPairAttr = [[NSMutableDictionary alloc] init];
// 设置密钥对的顶级字典
[keyPairAttr setObject:(__bridge id)kSecAttrKeyTypeRSA forKey:(__bridge id)kSecAttrKeyType];
[keyPairAttr setObject:[NSNumber numberWithUnsignedInteger:keySize] forKey:(__bridge id)kSecAttrKeySizeInBits];
// 设置私钥字典
[privateKeyAttr setObject:[NSNumber numberWithBool:YES] forKey:(__bridge id)kSecAttrIsPermanent];
[privateKeyAttr setObject:_privateTag forKey:(__bridge id)kSecAttrApplicationTag];
// 设置公钥字典
[publicKeyAttr setObject:[NSNumber numberWithBool:YES] forKey:(__bridge id)kSecAttrIsPermanent];
[publicKeyAttr setObject:_publicTag forKey:(__bridge id)kSecAttrApplicationTag];
// 设置顶级字典属性
[keyPairAttr setObject:privateKeyAttr forKey:(__bridge id)kSecPrivateKeyAttrs];
[keyPairAttr setObject:publicKeyAttr forKey:(__bridge id)kSecPublicKeyAttrs];
// SecKeyGeneratePair 返回密钥对引用
sanityCheck = SecKeyGeneratePair((__bridge CFDictionaryRef)keyPairAttr, &publicKeyRef, &privateKeyRef);
NSAssert((sanityCheck == noErr && publicKeyRef != NULL && privateKeyRef != NULL), @"生成密钥对失败");
}
/**
* 加载公钥
*/
- (void)loadPublicKey:(NSString *)publicKeyPath {
NSAssert(publicKeyPath.length != 0, @"公钥路径为空");
// 删除当前公钥
if (publicKeyRef) CFRelease(publicKeyRef);
// 从一个 DER 表示的证书创建一个证书对象
NSData *certificateData = [NSData dataWithContentsOfFile:publicKeyPath];
SecCertificateRef certificateRef = SecCertificateCreateWithData(kCFAllocatorDefault, (__bridge CFDataRef)certificateData);
NSAssert(certificateRef != NULL, @"公钥文件错误");
// 返回一个默认 X509 策略的公钥对象,使用之后需要调用 CFRelease 释放
SecPolicyRef policyRef = SecPolicyCreateBasicX509();
// 包含信任管理信息的结构体
SecTrustRef trustRef;
// 基于证书和策略创建一个信任管理对象
OSStatus status = SecTrustCreateWithCertificates(certificateRef, policyRef, &trustRef);
NSAssert(status == errSecSuccess, @"创建信任管理对象失败");
// 信任结果
SecTrustResultType trustResult;
// 评估指定证书和策略的信任管理是否有效
status = SecTrustEvaluate(trustRef, &trustResult);
NSAssert(status == errSecSuccess, @"信任评估失败");
// 评估之后返回公钥子证书
publicKeyRef = SecTrustCopyPublicKey(trustRef);
NSAssert(publicKeyRef != NULL, @"公钥创建失败");
if (certificateRef) CFRelease(certificateRef);
if (policyRef) CFRelease(policyRef);
if (trustRef) CFRelease(trustRef);
}
/**
* 加载私钥
*/
- (void)loadPrivateKey:(NSString *)privateKeyPath password:(NSString *)password {
NSAssert(privateKeyPath.length != 0, @"私钥路径为空");
// 删除当前私钥
if (privateKeyRef) CFRelease(privateKeyRef);
NSData *PKCS12Data = [NSData dataWithContentsOfFile:privateKeyPath];
CFDataRef inPKCS12Data = (__bridge CFDataRef)PKCS12Data;
CFStringRef passwordRef = (__bridge CFStringRef)password;
// 从 PKCS #12 证书中提取标示和证书
SecIdentityRef myIdentity;
SecTrustRef myTrust;
const void *keys[] = {kSecImportExportPassphrase};
const void *values[] = {passwordRef};
CFDictionaryRef optionsDictionary = CFDictionaryCreate(NULL, keys, values, 1, NULL, NULL);
CFArrayRef items = CFArrayCreate(NULL, 0, 0, NULL);
// 返回 PKCS #12 格式数据中的标示和证书
OSStatus status = SecPKCS12Import(inPKCS12Data, optionsDictionary, &items);
if (status == noErr) {
CFDictionaryRef myIdentityAndTrust = CFArrayGetValueAtIndex(items, 0);
myIdentity = (SecIdentityRef)CFDictionaryGetValue(myIdentityAndTrust, kSecImportItemIdentity);
myTrust = (SecTrustRef)CFDictionaryGetValue(myIdentityAndTrust, kSecImportItemTrust);
}
if (optionsDictionary) CFRelease(optionsDictionary);
NSAssert(status == noErr, @"提取身份和信任失败");
SecTrustResultType trustResult;
// 评估指定证书和策略的信任管理是否有效
status = SecTrustEvaluate(myTrust, &trustResult);
NSAssert(status == errSecSuccess, @"信任评估失败");
// 提取私钥
status = SecIdentityCopyPrivateKey(myIdentity, &privateKeyRef);
NSAssert(status == errSecSuccess, @"私钥创建失败");
}
/**
* 删除非对称密钥
*/
- (void)deleteAsymmetricKeys {
OSStatus sanityCheck = noErr;
NSMutableDictionary *queryPublicKey = [[NSMutableDictionary alloc] init];
NSMutableDictionary *queryPrivateKey = [[NSMutableDictionary alloc] init];
// 设置公钥查询字典
[queryPublicKey setObject:(__bridge id)kSecClassKey forKey:(__bridge id)kSecClass];
[queryPublicKey setObject:_publicTag forKey:(__bridge id)kSecAttrApplicationTag];
[queryPublicKey setObject:(__bridge id)kSecAttrKeyTypeRSA forKey:(__bridge id)kSecAttrKeyType];
// 设置私钥查询字典
[queryPrivateKey setObject:(__bridge id)kSecClassKey forKey:(__bridge id)kSecClass];
[queryPrivateKey setObject:_privateTag forKey:(__bridge id)kSecAttrApplicationTag];
[queryPrivateKey setObject:(__bridge id)kSecAttrKeyTypeRSA forKey:(__bridge id)kSecAttrKeyType];
// 删除私钥
sanityCheck = SecItemDelete((__bridge CFDictionaryRef)queryPrivateKey);
NSAssert1((sanityCheck == noErr || sanityCheck == errSecItemNotFound), @"删除私钥错误,OSStatus == %d", sanityCheck);
// 删除公钥
sanityCheck = SecItemDelete((__bridge CFDictionaryRef)queryPublicKey);
NSAssert1((sanityCheck == noErr || sanityCheck == errSecItemNotFound), @"删除公钥错误,OSStatus == %d", sanityCheck);
if (publicKeyRef) CFRelease(publicKeyRef);
if (privateKeyRef) CFRelease(privateKeyRef);
}
/**
* 获得私钥引用
*/
- (SecKeyRef)getPrivateKeyRef {
OSStatus sanityCheck = noErr;
SecKeyRef privateKeyReference = NULL;
if (privateKeyRef == NULL) {
NSMutableDictionary * queryPrivateKey = [[NSMutableDictionary alloc] init];
// 设置私钥查询字典
[queryPrivateKey setObject:(__bridge id)kSecClassKey forKey:(__bridge id)kSecClass];
[queryPrivateKey setObject:_privateTag forKey:(__bridge id)kSecAttrApplicationTag];
[queryPrivateKey setObject:(__bridge id)kSecAttrKeyTypeRSA forKey:(__bridge id)kSecAttrKeyType];
[queryPrivateKey setObject:[NSNumber numberWithBool:YES] forKey:(__bridge id)kSecReturnRef];
// 获得密钥
sanityCheck = SecItemCopyMatching((__bridge CFDictionaryRef)queryPrivateKey, (CFTypeRef *)&privateKeyReference);
if (sanityCheck != noErr) {
privateKeyReference = NULL;
}
} else {
privateKeyReference = privateKeyRef;
}
return privateKeyReference;
}
@end
4.2.2 测试验证
-
工程目录如下:
image.png -
测试代码如下:
- (void) testRSAEncrpt {
//1.加载公钥
[[KRSACryptor shared] loadPublicKey:[[NSBundle mainBundle] pathForResource:@"rsacert.der" ofType:nil]];
//2.加载私钥
[[KRSACryptor shared] loadPrivateKey: [[NSBundle mainBundle] pathForResource:@"p.p12" ofType:nil] password:@"123456"];
}
static void my_encrypt(){
NSData * result = [[KRSACryptor shared] encryptData:[@"hello" dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding]];
//base64编码
NSString * base64 = [result base64EncodedStringWithOptions:0];
NSLog(@"加密之后:%@\n",base64);
//解密
NSData * dcStr = [[KRSACryptor shared] decryptData:result];
NSLog(@"%@",[[NSString alloc] initWithData:dcStr encoding:NSUTF8StringEncoding]);
}
-
打印结果如下:
image.png
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