Swift中的密码学：iOS/macOS的加密与哈希

Swift中的密码学（iOS/macOS）：加密与哈希

数据安全是iOS和macOS开发的关键方面。Swift提供了强大的密码学保护工具：从内置框架CryptoKit（自iOS 13 / macOS 10.15起）到底层CommonCrypto（C语言库）。在本文中，我们将介绍基本操作：对称加密（AES）、非对称加密（RSA）、哈希（SHA-256）和消息认证（HMAC）。

1. 项目配置

使用CryptoKit无需额外配置——它包含在标准Foundation库中。如果您使用CommonCrypto，请在Bridging-Header中添加（适用于Swift + ObjC）或直接导入模块：

// 在Swift 5+中使用CommonCrypto，可以：import CommonCrypto// 或配置模块桥接（modulemap）

2. 使用CryptoKit进行对称加密（AES-GCM）

CryptoKit为AES的GCM模式（Galois/Counter Mode）提供了高级API——一种安全且简单的加密方式。

import CryptoKitimport Foundation

// 字符串加密函数func encryptString(_ plaintext: String, using key: SymmetricKey) throws -> Data {    let plaintextData = plaintext.data(using: .utf8)!    let sealedBox = try AES.GCM.seal(plaintextData, using: key)    return sealedBox.combined! // combined = nonce + ciphertext + tag}

// 解密函数func decryptData(_ combinedData: Data, using key: SymmetricKey) throws -> String {    let sealedBox = try AES.GCM.SealedBox(combined: combinedData)    let decryptedData = try AES.GCM.open(sealedBox, using: key)    return String(data: decryptedData, encoding: .utf8)!}

// 使用示例let key = SymmetricKey(size: .bits256) // 256位密钥let original = "iOS的秘密消息"let encrypted = try encryptString(original, using: key)print("已加密: \\(encrypted.base64EncodedString())")

let decrypted = try decryptData(encrypted, using: key)print("已解密: \\(decrypted)")

重要提示：SymmetricKey是随机生成的。对于实际应用，密钥应存储在Keychain中或使用Secure Enclave。

3. 哈希（SHA-256）和HMAC

哈希是一种单向函数，对于验证数据完整性和存储密码至关重要。CryptoKit支持SHA-256、SHA-384、SHA-512。

import CryptoKit

func sha256Hash(of data: Data) -> String {    let digest = SHA256.hash(data: data)    return digest.compactMap { String(format: "%02x", $0) }.joined()}

// 字符串示例let message = "你好，Swift密码学！"let hash = sha256Hash(of: message.data(using: .utf8)!)print("SHA-256: \\(hash)")

对于消息认证（HMAC），使用带密钥的HMAC：

func hmacSHA256(key: SymmetricKey, data: Data) -> Data {    let authenticationCode = HMAC<SHA256>.authenticationCode(for: data, using: key)    return Data(authenticationCode)}

let hmacKey = SymmetricKey(size: .bits256)let hmacResult = hmacSHA256(key: hmacKey, data: "重要数据".data(using: .utf8)!)print("HMAC: \\(hmacResult.base64EncodedString())")

4. 通过Security框架进行非对称加密（RSA）

对于RSA，请使用Security框架（SecKey）。CryptoKit不直接支持RSA，但您可以组合使用不同方法。

import Security

// 生成RSA密钥对（2048位）func generateRSAKeyPair() -> (privateKey: SecKey, publicKey: SecKey)? {    let attributes: [String: Any] = [        kSecAttrKeyType as String: kSecAttrKeyTypeRSA,        kSecAttrKeySizeInBits as String: 2048,        kS