Swift中的密码学：加密与哈希

Swift (iOS/macOS) 中的密码学：加密与哈希

在现代 iOS 和 macOS 开发中，数据安全是首要任务之一。Apple 提供了强大的内置加密保护工具：从简单的哈希到非对称加密。本文将介绍如何使用 CryptoKit（自 iOS 13 / macOS 10.15 起推荐的框架）和经典的 CommonCrypto 来解决典型任务：加密、哈希和数据认证。

基本概念

在进入代码之前，我们先了解一些术语：

对称加密 — 使用同一个密钥进行加密和解密（例如 AES）。
非对称加密 — 使用一对密钥：公钥（用于加密）和私钥（用于解密）。
哈希 — 将数据不可逆地转换为固定长度的字符串（SHA-256）。
HMAC — 基于哈希的密钥消息认证码。

1. 使用 CryptoKit 进行哈希

CryptoKit 是一个现代 Swift 框架，使加密变得简单且安全。哈希使用 SHA256 结构体。

import CryptoKit

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

// 使用示例let password = "MySecurePass123"let hash = hashString(password)print("SHA-256 哈希: \\(hash)")

此外还支持 SHA384、SHA512 和 SHA1（后者仅用于兼容性）。

2. HMAC（消息认证）

HMAC 向哈希添加密钥，防止篡改。在 CryptoKit 中通过 HMAC 指定算法实现：

import CryptoKit

func hmacSHA256(key: SymmetricKey, message: String) -> String {    let messageData = Data(message.utf8)    let code = HMAC<SHA256>.authenticationCode(for: messageData, using: key)    return code.compactMap { String(format: "%02x", $0) }.joined()}

// 生成密钥let key = SymmetricKey(size: .bits256)let hmac = hmacSHA256(key: key, message: "重要消息")print("HMAC: \\(hmac)")

3. 对称加密（AES-GCM）

AES-GCM 是一种现代加密模式，同时提供机密性和认证（防止数据篡改）。CryptoKit 原生支持该模式。

import CryptoKit

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

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

// 示例let key = SymmetricKey(size: .bits256)let originalText = "机密数据"

do {    let encrypted = try encryptAESGCM(plainText: originalText, key: key)    let decrypted = try decryptAESGCM(encryptedData: encrypted, key: key)    print("解密结果: \\(decrypted)")} catch {    print("错误: \\(error)")}

重要提示： combined 包含解密所需的所有内容（nonce、ciphertext、tag）。请将其与加密数据一起存储。