史上最全iOS端数据加密类

作者: laitys | 来源:发表于2017-09-26 16:20 被阅读444次

前言

iOS系统由于其封闭性其安全系数要比安卓高不少，但是依然有插件可以捕捉到iOS端敏感数据，特别是以plist文件形式进行存储的数据，Plist 文件主要用于存储用户设置及 App 的配置信息，但 App 可能使用 Plist 文件存储明文的用户名、密码或其它一些个人敏感信息。而保存在 Plist 文件中的二进制格式文件数据则可以使用 Plist 文件编辑器(如 plutil)进行查看或修改，即使在一个没有越狱的设备上，plist 文件内容也可以通过工具 iExplorer 获取。对于以编码、未加密或弱加密形式存储的敏感信息就可能会导致敏感信息泄露了。这就需要对一些敏感信息做一些本地加密存储和解密读取，其实，对于用户的一些敏感信息，建议最好使用归档解档的方式做本地数据持久化。

简介

最近项目由一家专业的测试公司做了次渗透测试，测试出的主要是数据安全问题，对于攻击者，从iOS端获取到敏感数据主要有以下三种方式：

恶意程序
借助iOS系统的安全弱点，攻击者可以设计出一种远程偷取iPhone上文件的恶意程序。
备份
当iPhone连接至iTunes后，如果iPhone信任了所连接的电脑后，iTunes将自动对设备上的所有数据进行备份。通过备份，敏感数据也将会保存到电脑上。因此，攻击者如果可以接触到那台电脑，则可以通过备份文件读取到敏感信息。
物理接触
用户iPhone的丢失或被盗非常常见。在这两种情形下，攻击者都将可以物理接触到设备，并读取设备上存储的敏感信息。
所以，对本地持久化的数据加密显得尤为重要,加密方式有很多种：MD5、AES(ECB/CBC)、RSA等，根据不同需求选择加密方法，和后台交互过程的加密可以和后台自行商定。

加密类

.h文件

#import <Foundation/Foundation.h>

 ///  加密工具类
 ///  提供RSA & AES加密方法
 @interface CryptorTools : NSObject

 #pragma mark - AES 加密/解密
 ///  AES 加密
 ///
 ///  @param data      要加密的二进制数据
 ///  @param keyString 加密密钥
 ///  @param iv        IV向量
 ///
 ///  @return 加密后的二进制数据
  + (NSData *)AESEncryptData:(NSData *)data keyString:(NSString *)keyString iv:(NSData *)iv;

  ///  AES 加密字符串
  //
  ///  @param string    要加密的字符串
  ///  @param keyString 加密密钥
  ///  @param iv        IV向量
  ///
  ///  @return 加密后的 BASE64 编码字符串
   + (NSString *)AESEncryptString:(NSString *)string keyString:(NSString *)keyString iv:(NSData *)iv;

  ///  AES 解密
  ///
  ///  @param data      要解密的二进制数据
  ///  @param keyString 解密密钥
  ///  @param iv        IV向量
   ///
   ///  @return 解密后的二进制数据
   + (NSData *)AESDecryptData:(NSData *)data keyString:(NSString *)keyString iv:(NSData *)iv;

   ///  AES 解密
  / //
  ///  @param string    要解密的 BASE64 编码字符串
  / //  @param keyString 解密密钥
  ///  @param iv        IV向量
  ///
  ///  @return 解密后的二进制数据
   + (NSString *)AESDecryptString:(NSString *)string keyString:(NSString *)keyString iv:(NSData *)iv;

  #pragma mark - RSA 加密/解密算法
 ///  加载公钥
 ///
 ///  @param filePath DER 公钥文件路径
 - (void)loadPublicKeyWithFilePath:(NSString *)filePath;

 ///  加载私钥
 ///
 ///  @param filePath P12 私钥文件路径
  ///  @param password P12 密码
 - (void)loadPrivateKey:(NSString *)filePath password:(NSString *)password;

 ///  RSA 加密数据
 ///
 ///  @param data 要加密的数据
 ///
 ///  @return 加密后的二进制数据
- (NSData *)RSAEncryptData:(NSData *)data;

  ///  RSA 加密字符串
    ///
  ///  @param string 要加密的字符串
 ///
  ///  @return 加密后的 BASE64 编码字符串
 - (NSString *)RSAEncryptString:(NSString *)string;

   ///  RSA 解密数据
    ///
 ///  @param data 要解密的数据
 ///
///  @return 解密后的二进制数据
- (NSData *)RSADecryptData:(NSData *)data;

  ///  RSA 解密字符串
   ///
  ///  @param string 要解密的 BASE64 编码字符串
  ///
  ///  @return 解密后的字符串
   - (NSString *)RSADecryptString:(NSString *)string;

 @end

.m文件

     // 填充模式
        #define kTypeOfWrapPadding        kSecPaddingPKCS1

        @interface CryptorTools() {
        SecKeyRef _publicKeyRef;                             // 公钥引用
        SecKeyRef _privateKeyRef;                            // 私钥引用
      }

       @end

     @implementation CryptorTools

      #pragma mark - AES 加密/解密
      #pragma mark 加密
      + (NSData *)AESEncryptData:(NSData *)data keyString:(NSString *)keyString iv:(NSData *)iv {
        return [self AESData:data operation:kCCEncrypt keyString:keyString iv:iv];
     }
      + (NSString *)AESEncryptString:(NSString *)string keyString:(NSString *)keyString iv:(NSData *)iv {
        NSData *data = [string dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
       NSData *result = [self AESEncryptData:data keyString:keyString iv:iv];

      // BASE 64 编码
     return [result base64EncodedStringWithOptions:0];
     }

       #pragma mark 解密
         + (NSData *)AESDecryptData:(NSData *)data keyString:(NSString *)keyString iv:(NSData *)iv {
       return [self AESData:data operation:kCCDecrypt keyString:keyString iv:iv];
      }
      + (NSString *)AESDecryptString:(NSString *)string keyString:(NSString *)keyString iv:(NSData *)iv {
      // BASE 64 解码
     NSData *data = [[NSData alloc] initWithBase64EncodedString:string options:0];
     NSData *result = [self AESDecryptData:data keyString:keyString iv:iv];

    return [[NSString alloc] initWithData:result encoding:NSUTF8StringEncoding];
}

 #pragma mark AES 加密&解密
 + (NSData *)AESData:(NSData *)data operation:(CCOperation)operation keyString:(NSString *)keyString iv:(NSData *)iv {

    // 设置密钥
   NSData *keyData = [keyString dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
 uint8_t cKey[kCCKeySizeAES128];
    bzero(cKey, sizeof(cKey));
    [keyData getBytes:cKey length:kCCKeySizeAES128];

    // 设置 IV 向量
    uint8_t cIv[kCCBlockSizeAES128];
    bzero(cIv, kCCBlockSizeAES128);
    int option = kCCOptionPKCS7Padding | 
    kCCOptionECBMode;
    if (iv) {
  [iv getBytes:cIv length:kCCBlockSizeAES128];
  option = kCCOptionPKCS7Padding;
   }

   // 设置输出缓冲区
    size_t bufferSize = [data length] + kCCBlockSizeAES128;
    void *buffer = malloc(bufferSize);

   // 加密或解密
   size_t cryptorSize = 0;
   CCCryptorStatus cryptStatus = CCCrypt(operation,
                                    kCCAlgorithmAES,
                                    option,
                                    cKey,
                                    kCCKeySizeAES128,
                                    cIv,
                                    [data bytes],
                                    [data length],
                                    buffer,
                                    bufferSize,
                                    &cryptorSize);

    NSData *result = nil;
   if (cryptStatus == kCCSuccess) {
      result = [NSData dataWithBytesNoCopy:buffer 
     length:cryptorSize];
      } else {
  free(buffer);
  NSLog(@"[错误] 加密或解密失败 | 状态编码: %d", cryptStatus);
   }

   return result;
}

 #pragma mark - RSA 加密/解密算法
 - (void)loadPublicKeyWithFilePath:(NSString *)filePath; {

      NSAssert(filePath.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:filePath];
      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);
}

    - (void)loadPrivateKey:(NSString *)filePath password:
     (NSString *)password {

       NSAssert(filePath.length != 0, @"私钥路径为空");

     // 删除当前私钥
      if (_privateKeyRef) CFRelease(_privateKeyRef);

          NSData *PKCS12Data = [NSData 
         dataWithContentsOfFile:filePath];
        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");
       CFRelease(items);
    }

   - (NSString *)RSAEncryptString:(NSString *)string {
        NSData *cipher = [self RSAEncryptData:[string 
       dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding]];

         return [cipher base64EncodedStringWithOptions:0];
    }

 - (NSData *)RSAEncryptData:(NSData *)data {
           OSStatus sanityCheck = noErr;
           size_t cipherBufferSize = 0;
           size_t keyBufferSize = 0;

           NSAssert(data, @"明文数据为空");
           NSAssert(_publicKeyRef, @"公钥为空");

           NSData *cipher = nil;
          uint8_t *cipherBuffer = NULL;

          // 计算缓冲区大小
          cipherBufferSize = SecKeyGetBlockSize(_publicKeyRef);
           keyBufferSize = data.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 *)data.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;
  }

        - (NSString *)RSADecryptString:(NSString *)string {
          NSData *keyData = [self RSADecryptData:[[NSData alloc] 
         initWithBase64EncodedString:string options:0]];

     return [[NSString alloc] initWithData:keyData 
     encoding:NSUTF8StringEncoding];
 }

- (NSData *)RSADecryptData:(NSData *)data {
     OSStatus sanityCheck = noErr;
     size_t cipherBufferSize = 0;
     size_t keyBufferSize = 0;

     NSData *key = nil;
     uint8_t *keyBuffer = NULL;

     SecKeyRef privateKey = _privateKeyRef;
     NSAssert(privateKey != NULL, @"私钥不存在");

      // 计算缓冲区大小
    cipherBufferSize = SecKeyGetBlockSize(privateKey);
    keyBufferSize = data.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 *)data.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;
     }

 @end

调用示例

  //
  //  WKCryptorToolDemoVC.m
  //  -对称加密加密演练-
  //
  //  Created by egs on 2017/9/26.
  //  Copyright © 2017年 恋guang年. All rights reserved.
  //

  #import "WKCryptorToolDemoVC.h"

  #import "CryptorTools.h"
 @interface UIViewController ()

 @end

 @implementation WKCryptorToolDemoVC 

 - (void)viewDidLoad {
     [super viewDidLoad];
  }

 - (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:
(UIEvent *)event
   {

      ////  非对称加密
     //创建加密工具对象
      CryptorTools *tool = [[CryptorTools alloc]init];
     //加密内容
      NSString *content = @"i love you";
      //加载公钥
     [tool loadPublicKeyWithFilePath:[[NSBundle 
     mainBundle]pathForResource:@"rsacert.der" ofType:nil]];
     //加密
     NSString *encodeStr = [tool RSAEncryptString:content];

     //加载私钥 password是导出P12文件的密码
[tool loadPrivateKey:[[NSBundle mainBundle]pathForResource:@"p.p12" ofType:nil] password:@"815476562"];
       //解密
     NSString *decondeStr = [tool RSADecryptString:encodeStr];
     NSLog(@"RSA 加密结果 = %@ , 解密结果 =%@",encodeStr,decondeStr);
  }



 /**
  *  对称加密 加密和解密用的同一把密钥
 */


  - (void)test
  {
      //声明一个密钥
       NSString *key = @"itcast";
      //要加密的内容
      NSString *content = @"i love you";

//ECB 加密和界面 电子密码本,就是每个块都是独立加密的 AES高级加密标准
NSString *encodeStr = [CryptorTools AESEncryptString:content keyString:key iv:nil];
NSString *decondeStr = [CryptorTools AESDecryptString:encodeStr keyString:key iv:nil];
NSLog(@" ----ECB加密结果 = %@ , 解密结果 = %@-----",encodeStr,decondeStr);

//  CBC:密码块链,每个明文块的加密结果都会参与下一个块的加密,使用一个密钥和一个初始化向量对数据进行加密转换.开发中推荐使用CBC,ECB少用.
//声明iv
uint8_t iv[9] = {1,2,3,4,5,6,7,8,11};
//将iv转换成NSData
NSData *ivData = [NSData dataWithBytes:iv length:sizeof(iv)];
NSString *encryStr = [CryptorTools AESEncryptString:content keyString:key iv:ivData];
NSString *decryStr = [CryptorTools AESDecryptString:encryStr keyString:key iv:ivData];
NSLog(@" ----CBC加密结果 = %@ , 解密结果 = %@-----",encryStr,decryStr);
 }
  @end

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