iOS CommonCrypto 对称加密 AES ecb,cbc

CommonCrypto 为苹果提供的系统加密接口，支持iOS 和 mac 开发；

不仅限于AES加密，提供的接口还支持其他DES,3DES,RC4,BLOWFISH等算法，

本文章主要讨论AES在iOS的处理，从接口资料描述和测试来看CommonCrypto 与AES相关的一些小结，
支持的AES key size 有 128位，192位，256位
目前仅支持 AES 128位 blocks 分组
数据填充方式：Nopadding,PKCS7 两种
分组模式：cbc,ecb 两种默认为 cbc 

#import <CommonCrypto/CommonCryptor.h>

1. 主要接口CCCrypt 

/*!
@function   CCCrypt
@abstract   一个接口来处理加密解密方式.
还可以使用方式二：下面会有示例说明 ，调用流程分几步 ，CCCrytorCreate(),
CCCryptorUpdate(), CCCryptorFinal(), and CCCryptorRelease().

@param      alg             加解密使用的算法.

@param      op              操作类型解密或解密: kCCEncrypt or
kCCDecrypt.

@param      options         填充方式式通常是kCCOptionPKCS7Padding，默认分组模式cbc，.

@param      key             密钥.

@param      keyLength       密钥长度.

@param      iv              加密使用的向量参数，cbc模式需要，16个字节，ecb模式不需要，.

@param      dataIn          输入的数据.

@param      dataInLength    输入的数据长度.

@param      dataOut         输出的数据.

@param      dataOutAvailable 输出数据时需要的可用空间大小.

@param      dataOutMoved    成功之后实际占用的空间大小.

@result     结果在为CCCryptorStatus 枚举
*/

CCCryptorStatus CCCrypt(
CCOperation op,         /* kCCEncrypt, 等. */
CCAlgorithm alg,        /* kCCAlgorithmAES128, 等. */
CCOptions options,      /* kCCOptionPKCS7Padding, 等. */
const void *key,
size_t keyLength,
const void *iv,         /* 可选的向量 */
const void *dataIn,     /*输入*/
size_t dataInLength,
void *dataOut,          /* 输出 */
size_t dataOutAvailable,
size_t *dataOutMoved)

如下的封装调用方式，可以根据需要修改

 AES_256_cbc 加密或解密

NSData *aes_cbc_256(NSData *inData,NSData *key,CCOperation coType)
{
NSData *retData = nil;
if (!inData || !key) {
return nil;
}

if (key.length!=32) {
return nil;
}

NSUInteger dataLength = [inData length];
size_t bufferSize = dataLength + kCCBlockSizeAES128;
void *buffer = malloc(bufferSize);
size_t numBytesEncrypted = 0;
CCCryptorStatus cryptStatus;

　　//ecb 模式不需要使用 iv，cbc模式需要，当cbc模式时，如果不传iv，则默任全0
Byte iv[16] = {0};
for (int i = 0; i < 16; i++) {
iv[i] = 1;
}
//加密
if (coType==kCCEncrypt) {
cryptStatus = CCCrypt(kCCEncrypt, kCCAlgorithmAES128,//使用AES算法
kCCOptionPKCS7Padding,
key.bytes, kCCKeySizeAES256,
iv,
[inData bytes], dataLength,
buffer, bufferSize,
&numBytesEncrypted);
}

//解密
else if(coType ==kCCDecrypt)
{
cryptStatus = CCCrypt(kCCDecrypt, kCCAlgorithmAES128,
kCCOptionPKCS7Padding,
key.bytes, kCCKeySizeAES256,
iv,
[inData bytes], dataLength,
buffer, bufferSize,
&numBytesEncrypted);
}

if (cryptStatus == kCCSuccess) {
return [NSData dataWithBytesNoCopy:buffer length:numBytesEncrypted];
}
free(buffer);

return retData;
}

测试：

Byte bkey[32] = {0};
for (int i = 0; i < 32; i++) {
bkey[i] = 8;
}
NSData *dkey = [NSData dataWithBytes:bkey length:32];
NSLog(@"key:%@",dkey);

NSString *srcStr = @"this is test hello string";
NSData *srcData = [srcStr dataUsingEncoding:NSASCIIStringEncoding];
NSLog(@"src:%@",srcData);
NSData *encData = aes_cbc_256(srcData, dkey, kCCEncrypt);
NSLog(@"enc:%@",encData);

NSData *decData = aes_cbc_256(encData, dkey, kCCDecrypt);
NSLog(@"dec:%@",decData);

if (memcmp(srcData.bytes, decData.bytes, srcData.length)==0) {
NSLog(@"test PASS");
}
else
{
NSLog(@"NO PASS");
}

 输出日志

2016-12-09 16:25:09.781 TestCrypt[2384:170598] key:<08080808 08080808 08080808 08080808 08080808 08080808 08080808 08080808>
2016-12-09 16:25:09.782 TestCrypt[2384:170598] src:<74686973 20697320 74657374 2068656c 6c6f2073 7472696e 67>
2016-12-09 16:25:09.782 TestCrypt[2384:170598] enc:<45430426 f51ac83c bd687f22 d9591dfe e413a769 89b07c41 b047d061 8e0a590c>
2016-12-09 16:25:09.782 TestCrypt[2384:170598] dec:<74686973 20697320 74657374 2068656c 6c6f2073 7472696e 67>
2016-12-09 16:25:09.782 TestCrypt[2384:170598] test PASS

 

2. 另外 为了测试，在mac下安装了openssl 1.1.0c的库

在终端下使用 openssl 命令来配合测试，

 在终端下openssl 命令加密数据，在ios上解密

 在ios上加密数据，在mac终端下使用openssl 命令解密

配合测试的流程如上，我已在本机测试，不在这里贴示例了，说下openssl的命令吧

主要使用openssl enc 命令，如下命令的帮助，其中部分用中文备注了

Valid options are:
-help          查看帮助-ciphers       查看算法列表
-in infile     输入文件
-out outfile   输出结果文件
-pass val      密钥的密码
-e             加密
-d             解密
-p             打印key和iv-P             打印key和iv并退出，这个是大写，实测不会生成out，用上面的小写-v             Verbose output
-nopad         Disable standard block padding
-salt          Use salt in the KDF (default)
-nosalt        Do not use salt in the KDF
-debug         Print debug info
-a             Base64 encode/decode, depending on encryption flag
-base64        Same as option -a
-A             Used with -[base64|a] to specify base64 buffer as a single line
-bufsize val   Buffer size
-k val         Passphrase
-kfile infile  Read passphrase from file
-K val         密钥key，16进制-S val         Salt, in hex
-iv val        向量iv，16进制-md val        Use specified digest to create a key from the passphrase
-none          Don't encrypt
-*             Any supported cipher
-engine val    Use engine, possibly a hardware device

如配合上面测试的 aes_256_cbc 方式，使用上面的密钥和key

加密：

openssl enc -aes-256-cbc -e -K 0808080808080808080808080808080808080808080808080808080808080808 -iv 01010101010101010101010101010101 -in srcTest.txt -out enc.txt -p

解密：

openssl enc -aes-256-cbc -d -K 0808080808080808080808080808080808080808080808080808080808080808 -iv 01010101010101010101010101010101 -in enc.txt -out dec.txt -p

 

3. 对称加密分步方式二

   主要接口

//创建加密器CCCryptorRef
CCCryptorStatus CCCryptorCreate(
CCOperation op,             /* kCCEncrypt, etc. */
CCAlgorithm alg,            /* kCCAlgorithmDES, etc. */
CCOptions options,          /* kCCOptionPKCS7Padding, etc. */
const void *key,            /* raw key material */
size_t keyLength,
const void *iv,             /* optional initialization vector */
CCCryptorRef *cryptorRef)  /* RETURNED */

//获取输出数据的最大长度
size_t CCCryptorGetOutputLength(
CCCryptorRef cryptorRef,
size_t inputLength,
bool final)

//加密处理
CCCryptorStatus CCCryptorUpdate(
CCCryptorRef cryptorRef,
const void *dataIn,
size_t dataInLength,
void *dataOut,              /* data RETURNED here */
size_t dataOutAvailable,
size_t *dataOutMoved)       /* number of bytes written */

//处理最后的数据块
CCCryptorStatus CCCryptorFinal(
CCCryptorRef cryptorRef,
void *dataOut,
size_t dataOutAvailable,
size_t *dataOutMoved)       /* number of bytes written */

//释放
CCCryptorStatus CCCryptorRelease(
CCCryptorRef cryptorRef)

如下封装示例调用

 aes_256_cbc 加密或解密

NSData *TEST_AES(NSData *indata,CCOperation otype)
{
NSData *retData = nil;
//测试的密钥或向量
Byte tkey[32] = {0};
for (int i = 0; i < 32; i++) {
tkey[i] = 8;
}
Byte iv[16] = {0};
for (int i =0; i < 16; i++) {
iv[i] = 1;
}
CCCryptorRef cryptor = NULL;

CCCryptorStatus ccret;

　　//创建加密解密器
if (otype==kCCEncrypt) {
ccret = CCCryptorCreate(kCCEncrypt, kCCAlgorithmAES128, kCCOptionPKCS7Padding, tkey, kCCKeySizeAES256, iv, &cryptor);

}
else if (otype == kCCDecrypt)
{

ccret = CCCryptorCreate(kCCDecrypt, kCCAlgorithmAES128, kCCOptionPKCS7Padding, tkey, kCCKeySizeAES256, iv, &cryptor);

}
if (ccret!=kCCSuccess) {
return nil;
}

size_t bufsize = 0;
size_t moved = 0;
size_t total = 0;

　　//获取最大长度
bufsize = CCCryptorGetOutputLength(cryptor, indata.length, true);
char * buf = (char*)malloc(bufsize);
bzero(buf, bufsize);

　　//加解密
ccret = CCCryptorUpdate(cryptor,
indata.bytes,indata.length,
buf, bufsize, &moved);

total += moved;
if (ccret!=kCCSuccess) {
return nil;
}

　　//处理最后的数据块
ccret = CCCryptorFinal(cryptor,
buf+total,
bufsize-total, &moved);
if (ccret!=kCCSuccess) {
return nil;
}
total +=moved;
CCCryptorRelease(cryptor);

　　
retData = [NSData dataWithBytes:buf length:total];
free(buf);

return retData;
}

测试使用

NSString *srcStr = @"this is test hello string";
NSData *srcData = [srcStr dataUsingEncoding:NSASCIIStringEncoding];

NSData *encData = TEST_AES(srcData, kCCEncrypt);
NSData *decData = TEST_AES(encData, kCCDecrypt);

NSLog(@"src:%@",srcData);
NSLog(@"enc:%@",encData);
NSLog(@"dec:%@",decData);

if (memcmp(srcData.bytes, decData.bytes, srcData.length)==0) {
NSLog(@"PASS");
}
else
{
NSLog(@"NP_PASS");
}

输出日志

2016-12-09 16:42:49.105 TestCrypt[2404:177716] src:<74686973 20697320 74657374 2068656c 6c6f2073 7472696e 67>
2016-12-09 16:42:49.106 TestCrypt[2404:177716] enc:<45430426 f51ac83c bd687f22 d9591dfe e413a769 89b07c41 b047d061 8e0a590c>
2016-12-09 16:42:49.106 TestCrypt[2404:177716] dec:<74686973 20697320 74657374 2068656c 6c6f2073 7472696e 67>
2016-12-09 16:42:49.106 TestCrypt[2404:177716] PASS

 

两种方式测试的结果一致；

可见第一种方式其实是苹果内部对第二种方式进一步的封装处理。

 

4. 总结：

    关于在iOS上的对称加密方式；
使用本文苹果API，本文：http://www.cnblogs.com/cocoajin/p/6150203.html
使用openssl ，见文章：http://www.cnblogs.com/cocoajin/p/6121706.html
使用 Cryptopp，见文章：http://www.cnblogs.com/cocoajin/p/6112562.html

 封装工具：https://github.com/cocoajin/Security-iOS