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[操作系统]RSA算法及其在iOS中的使用


因为项目中需要传输用户密码,为了安全需要用RSA加密,所以就学习了下RSA加密在iOS中的应用。
关于RSA的历史及原理,下面的两篇文章讲的很清楚了:
 http://www.ruanyifeng.com/blog/2013/06/rsa_algorithm_part_one.html  
 http://www.ruanyifeng.com/blog/2013/07/rsa_algorithm_part_two.html 
 
简单来说,RSA建立在一个数学难题之上,就是大数分解:将两个大素数相乘十分容易,但是想要对其乘积进行因式分解却极其困难。至于为什么难,难在哪里那就是数学家的事了。。。
明白了这个就可以大致知道RSA的原理:非对称加密
(1)乙方生成两把密钥(公钥和私钥)。公钥是公开的,任何人都可以获得,私钥则是保密的。
(2)甲方获取乙方的公钥,然后用它对信息加密。
(3)乙方得到加密后的信息,用私钥解密。
 
就好比有一套特殊的锁和钥匙,锁是公开的,谁都可以拿这个锁来锁住他的东西,只有有钥匙的人可以打开。
那么问题来了,既然锁是公开的,难道不能通过锁的结构来倒推出钥匙的形状吗?
答案是:不能!因为这个锁是特殊的,它就特殊在很难倒推。(这个倒不是绝对的,也许将来某一天大数分解的数学难题解决了,这种算法就不安全了,详见开头链接)
 
我遇到的应用场景是,客户端有服务器的公钥,客户端要把用户的密码用公钥加密上后上传到服务器,服务器可以用私钥解密。
所以客户端要做的是,将需要加密的内容用服务器给的公钥进行RSA加密。
iOS上并没有直接的RSA加密API,所以需要折腾一下。
gitHub上的代码大同小异,主要是三个方法(抄自https://github.com/ideawu/Objective-C-RSA)
注意代码里有个kSecPaddingPKCS1是作者写死的,而我们的项目中需要传kSecPaddingNone才行!!!
 
+ (NSData *)stripPublicKeyHeader:(NSData *)d_key{// Skip ASN.1 public key headerif (d_key == nil) return(nil);unsigned long len = [d_key length];if (!len) return(nil);unsigned char *c_key = (unsigned char *)[d_key bytes];unsigned int idx  = 0;if (c_key[idx++] != 0x30) return(nil);if (c_key[idx] > 0x80) idx += c_key[idx] - 0x80 + 1;else idx++;// PKCS #1 rsaEncryption szOID_RSA_RSAstatic unsigned char seqiod[] ={ 0x30,  0x0d, 0x06, 0x09, 0x2a, 0x86, 0x48, 0x86, 0xf7, 0x0d, 0x01, 0x01,0x01, 0x05, 0x00 };if (memcmp(&c_key[idx], seqiod, 15)) return(nil);idx += 15;if (c_key[idx++] != 0x03) return(nil);if (c_key[idx] > 0x80) idx += c_key[idx] - 0x80 + 1;else idx++;if (c_key[idx++] != '\0') return(nil);// Now make a new NSData from this bufferreturn([NSData dataWithBytes:&c_key[idx] length:len - idx]);}

 


 
 
+ (SecKeyRef)addPublicKey:(NSString *)key{NSRange spos = [key rangeOfString:@"-----BEGIN PUBLIC KEY-----"];NSRange epos = [key rangeOfString:@"-----END PUBLIC KEY-----"];if(spos.location != NSNotFound && epos.location != NSNotFound){NSUInteger s = spos.location + spos.length;NSUInteger e = epos.location;NSRange range = NSMakeRange(s, e-s);key = [key substringWithRange:range];}key = [key stringByReplacingOccurrencesOfString:@"\r" withString:@""];key = [key stringByReplacingOccurrencesOfString:@"\n" withString:@""];key = [key stringByReplacingOccurrencesOfString:@"\t" withString:@""];key = [key stringByReplacingOccurrencesOfString:@" " withString:@""];// This will be base64 encoded, decode it.NSData *data = base64_decode(key);data = [RSA stripPublicKeyHeader:data];if(!data){return nil;}NSString *tag = @"what_the_fuck_is_this";NSData *d_tag = [NSData dataWithBytes:[tag UTF8String] length:[tag length]];// Delete any old lingering key with the same tagNSMutableDictionary *publicKey = [[NSMutableDictionary alloc] init];[publicKey setObject:(__bridge id) kSecClassKey forKey:(__bridge id)kSecClass];[publicKey setObject:(__bridge id) kSecAttrKeyTypeRSA forKey:(__bridge id)kSecAttrKeyType];[publicKey setObject:d_tag forKey:(__bridge id)kSecAttrApplicationTag];SecItemDelete((__bridge CFDictionaryRef)publicKey);// Add persistent version of the key to system keychain[publicKey setObject:data forKey:(__bridge id)kSecValueData];[publicKey setObject:(__bridge id) kSecAttrKeyClassPublic forKey:(__bridge id)kSecAttrKeyClass];[publicKey setObject:[NSNumber numberWithBool:YES] forKey:(__bridge id)kSecReturnPersistentRef];CFTypeRef persistKey = nil;OSStatus status = SecItemAdd((__bridge CFDictionaryRef)publicKey, &persistKey);if (persistKey != nil){CFRelease(persistKey);}if ((status != noErr) && (status != errSecDuplicateItem)) {return nil;}[publicKey removeObjectForKey:(__bridge id)kSecValueData];[publicKey removeObjectForKey:(__bridge id)kSecReturnPersistentRef];[publicKey setObject:[NSNumber numberWithBool:YES] forKey:(__bridge id)kSecReturnRef];[publicKey setObject:(__bridge id) kSecAttrKeyTypeRSA forKey:(__bridge id)kSecAttrKeyType];// Now fetch the SecKeyRef version of the keySecKeyRef keyRef = nil;status = SecItemCopyMatching((__bridge CFDictionaryRef)publicKey, (CFTypeRef *)&keyRef);if(status != noErr){return nil;}return keyRef;}

 


 
 1 + (NSString *)encryptData:(NSData *)data publicKey:(NSString *)pubKey{ 2 if(!data || !pubKey){ 3 return nil; 4 } 5 SecKeyRef keyRef = [RSA addPublicKey:pubKey]; 6 if(!keyRef){ 7 return nil; 8 } 9 10 const uint8_t *srcbuf = (const uint8_t *)[data bytes];11 size_t srclen = (size_t)data.length;12 13 size_t outlen = SecKeyGetBlockSize(keyRef) * sizeof(uint8_t);14 if(srclen > outlen - 11){15 CFRelease(keyRef);16 return nil;17 }18 void *outbuf = malloc(outlen);19 20 OSStatus status = noErr;21 status = SecKeyEncrypt(keyRef,22  kSecPaddingNone, //原作者写的是kSecPaddingPKCS1,经春哥研究这里写成kSecPaddingNone才符合我们使用23  srcbuf,24  srclen,25  outbuf,26  &outlen27  );28 NSString *ret = nil;29 if (status != 0) {30 //NSLog(@"SecKeyEncrypt fail. Error Code: %ld", status);31 }else{32 NSData *data = [NSData dataWithBytes:outbuf length:outlen];33 ret = base64_encode_data(data);34 }35 free(outbuf);36 CFRelease(keyRef);37 return ret;38 }

 


 
还有一篇文章可以参考:http://blog.iamzsx.me/show.html?id=155002
 
 
签名机制
仅仅加密某个参数是不够的,还需要保证请求没有被篡改,所以签名机制就很有必要。
比较简单和常用就是MD5签名:
拿到待签名的字符串A(比如某个url),将其与服务器约定好的密钥拼成新的字符串B,对B进行MD5算法得到签名C,
然后将C作为A的签名一起发送到服务器。
服务器收到请求后,对A用与客户端约定好的密钥进行相同的算法得到C’,如果C==C’,那就说明改请求没有被篡改过,
否则验证不通过
 
当然也可以做RSA签名
这个要比MD5签名要稍微麻烦一点,因为需要客户端生成公钥私钥对,基本流程也和MD5签名一样
拿到待签名的字符串A(比如某个url),将其用私钥加密得到的字符串B,然后将B和原数据A还有自己的公钥一起发送给服务器,
服务器收到请求,用公钥解密得到B',如果B==B',则说明原数据没有被篡改过,否则验证不通过。
 
也有说这里得到B以后,需要再用服务器的公钥加密一遍得到C,将C和原数据和自己的公钥一起发送给服务器,
服务器收到之后,现需要用自己的私钥解密一遍得到C',然后再用客户端公钥解密得到B',然后同上。。。
 
RSA签名及验证我还没用到,所以具体怎么实现的还需要研究下,待补充!!!
 
 
HTTPS
https算是对RSA加密的一个典型应用吧,不过这个服务器的公钥私钥不是自己生产的,而是CA颁发的。
具体原理网上很多,其中一个:http://jingyan.baidu.com/article/2fb0ba4048e15500f3ec5f7e.html