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 header
if (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_RSA
static 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++] != '') return(nil);

// Now make a new NSData from this buffer
return([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:@"
" withString:@""];
key = [key stringByReplacingOccurrencesOfString:@"
" withString:@""];
key = [key stringByReplacingOccurrencesOfString:@"	" 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 tag
NSMutableDictionary *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 key
SecKeyRef keyRef = nil;
status = SecItemCopyMatching((__bridge CFDictionaryRef)publicKey, (CFTypeRef *)&keyRef);
if(status != noErr){
return nil;
}
return keyRef;
}

 

+ (NSString *)encryptData:(NSData *)data publicKey:(NSString *)pubKey{
if(!data || !pubKey){
return nil;
}
SecKeyRef keyRef = [RSA addPublicKey:pubKey];
if(!keyRef){
return nil;
}

const uint8_t *srcbuf = (const uint8_t *)[data bytes];
size_t srclen = (size_t)data.length;

size_t outlen = SecKeyGetBlockSize(keyRef) * sizeof(uint8_t);
if(srclen > outlen - 11){
CFRelease(keyRef);
return nil;
}
void *outbuf = malloc(outlen);

OSStatus status = noErr;
status = SecKeyEncrypt(keyRef,
  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
  srcbuf,
  srclen,
  outbuf,
  &outlen
  );
NSString *ret = nil;
if (status != 0) {
//NSLog(@"SecKeyEncrypt fail. Error Code: %ld", status);
}else{
NSData *data = [NSData dataWithBytes:outbuf length:outlen];
ret = base64_encode_data(data);
}
free(outbuf);
CFRelease(keyRef);
return ret;
}

 

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