Swift（iOS/macOS）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，数据安全是至关重要的方面。Swift 提供了强大的内置密码学工具，从底层的 CommonCrypto（C-API）到现代的 CryptoKit 框架（iOS 13+/macOS 10.15+）。在本文中，我们将介绍 Swift 开发者可用的主要加密和哈希方法。

1. 哈希（Hashing）

哈希是将数据单向转换为固定长度字符串的过程。它用于验证数据完整性和存储密码（加盐）。

使用 CryptoKit 的示例（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()}

// 使用let hash = hashSHA256("Hello, Swift!")print("SHA-256: \\(hash)")// 输出：8e3a...（64 个字符）

使用 CommonCrypto 的示例（MD5，已弃用）

注意：MD5 不推荐用于安全目的，但可用于完整性校验。

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. 对称加密（AES-GCM）

对称加密使用同一个密钥进行加密和解密。CryptoKit 提供了安全的 AES-GCM（伽罗瓦/计数器模式）实现。

使用 CryptoKit 的加密和解密示例

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)!}

// 使用let key = SymmetricKey(size: .bits256) // 256 位密钥let encrypted = try encryptAESGCM(plaintext: "秘密消息", key: key)let decrypted = try decryptAESGCM(ciphertext: encrypted, key: key)print("解密结果：\\(decrypted)")

3. 非对称加密（RSA）

非对称加密使用一对密钥：公钥（用于加密）和私钥（用于解密）。在 iOS/macOS 中，使用 Security.framework 和 SecKey 进行 RSA 操作。

RSA 密钥生成和加密示例

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,