Криптография в Swift (iOS/macOS): шифрование и хеширование

Криптография в Swift (iOS/macOS): шифрование и хеширование

В современной разработке под iOS и macOS безопасность данных — критически важный аспект. Swift предоставляет мощные встроенные инструменты для криптографии, начиная от низкоуровневого CommonCrypto (C-API) и заканчивая современным фреймворком CryptoKit (iOS 13+/macOS 10.15+). В этой статье мы разберём основные методы шифрования и хеширования, доступные разработчику Swift.

1. Хеширование (Hashing)

Хеширование — это одностороннее преобразование данных в строку фиксированной длины. Оно используется для проверки целостности данных и хранения паролей (с солью).

Пример с CryptoKit (SHA-256)

import CryptoKit

func hashSHA256(_ input: String) -> String {
    let inputData = Data(input.utf8)
    let hashed = SHA256.hash(data: inputData)
    return hashed.compactMap { String(format: "%02x", $0) }.joined()
}

// Использование
let hash = hashSHA256("Hello, Swift!")
print("SHA-256: \(hash)")
// Вывод: 8e3a... (64 символа)

Пример с CommonCrypto (MD5, устаревший)

Примечание: MD5 не рекомендуется для безопасности, но может использоваться для контроля целостности.

import CommonCrypto

func md5Hash(_ input: String) -> String {
    let data = Data(input.utf8)
    var digest = [UInt8](repeating: 0, count: Int(CC_MD5_DIGEST_LENGTH))
    data.withUnsafeBytes { bytes in
        _ = CC_MD5(bytes.baseAddress, CC_LONG(data.count), &digest)
    }
    return digest.map { String(format: "%02x", $0) }.joined()
}

2. Симметричное шифрование (AES-GCM)

Симметричное шифрование использует один ключ для шифрования и расшифровки. CryptoKit предоставляет безопасную реализацию AES-GCM (Galois/Counter Mode).

Пример шифрования и расшифровки с CryptoKit

import CryptoKit

func encryptAESGCM(plaintext: String, key: SymmetricKey) throws -> Data {
    let plaintextData = Data(plaintext.utf8)
    let sealedBox = try AES.GCM.seal(plaintextData, using: key)
    return sealedBox.combined! // combined = nonce + ciphertext + tag
}

func decryptAESGCM(ciphertext: Data, key: SymmetricKey) throws -> String {
    let sealedBox = try AES.GCM.SealedBox(combined: ciphertext)
    let decryptedData = try AES.GCM.open(sealedBox, using: key)
    return String(data: decryptedData, encoding: .utf8)!
}

// Использование
let key = SymmetricKey(size: .bits256) // 256-битный ключ
let encrypted = try encryptAESGCM(plaintext: "Секретное сообщение", key: key)
let decrypted = try decryptAESGCM(ciphertext: encrypted, key: key)
print("Расшифровано: \(decrypted)")

3. Асимметричное шифрование (RSA)

Асимметричное шифрование использует пару ключей: публичный (для шифрования) и приватный (для расшифровки). В iOS/macOS для работы с RSA используется Security.framework и SecKey.

Пример генерации ключей и шифрования RSA

import Security

func generateRSAKeyPair() -> (privateKey: SecKey, publicKey: SecKey)? {
    let attributes: [String: Any] = [
        kSecAttrKeyType as String: kSecAttrKeyTypeRSA,
        kSecAttrKeySizeInBits as String: 2048,
        kSecPrivateKeyAttrs as String: [kSecAttrIsPermanent as String: false],
        kSecPublicKeyAttrs as String: [kSecAttrIsPermanent as String: false]
    ]
    guard let privateKey = SecKeyCreateRandomKey(attributes as CFDictionary, nil) else {
        return nil
    }
    let publicKey = SecKeyCopyPublicKey(privateKey)!
    return (privateKey, publicKey)
}

func encryptRSA(plaintext: String, publicKey: SecKey) -> Data? {
    let plaintextData = Data(plaintext.utf8)
    var error: Unmanaged<CFError>?
    guard let ciphertext = SecKeyCreateEncryptedData(
        publicKey,
        .rsaEncryptionPKCS1,
        plaintextData as CFData,
        &error
    ) else {
        print("Ошибка шифрования: \(error!.takeRetainedValue())")
        return nil
    }
    return ciphertext as Data
}

4. HMAC (Аутентификация сообщений)

HMAC (Hash-based Message Authentication Code) позволяет проверить подлинность и целостность сообщения с использованием секретного ключа.

Пример HMAC-SHA256

import CommonCrypto

func hmacSHA256(key: String