[译]使用CommonCrypto对文字进行AES的加密

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译者注：由于需要写一个基于 SOCKS 5 协议的代理软件，所以免不了对 SOCKS 5 协议的加密方式有一定的了解，这篇文章就是译者在翻阅读物中找到的不错的文章，希望能和大家分享。
CommonCrypto 是一个 Mac 中自带的加密库，专门用来对相关的内容进行加密。

更新1：你现在可以从我的 github 下载文章中所有的源代码。

更新2：以下的内容，除非你想尝试去用你自己方式实现，否则你可以通过一个个很简单的方法，接入RNCryptor来自动的实现。

我翻阅了很多使用CCCrypt()的小例子，但是不幸的是，其中大多数都是错误的，在我完成了我将要出版的书的前10章的时候，我认为我需要需要写一篇短文来帮助人们来搞清楚这些东西。这就像小旋风一样，但是这只是一些简单的小例子。如果你想要更加清楚的其中的内容。你可以在今年晚些的时候阅读这本书来获得相关的内容.(微笑脸)

在这当中最主要也必须写在前面的，就这秘钥。因为这在互联网上搜索相关的内容的过程中，所找到的内容总是错的。因为人们输入的不是一个AES的秘钥，因为秘钥中的熵差总是实在是太小了。直接把它作为 AES 的秘钥会导致你受到各种各样的攻击。特别是按照下面的代码来设置秘钥，这都是错误的行为。

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// DO NOT DO THIS
NSString *password = @"P4ssW0rd!";
char keyPtr[kCCKeySizeAES128];
[password getCString:keyPtr maxLength:sizeof( keyPtr ) encoding:NSUTF8StringEncoding];
// DO NOT DO THIS

这样设置秘钥容易收到很多攻击。同时他也不能应对一些频繁的变化。如果密码比秘钥还要长，那么加密后的密码将会被缩短。这就是为什么你需要设置一个正确的秘钥的重要性。

首先你得**你的秘钥，这意味着你需要将一个随机数据加入到秘钥中，因此如果你将相同的数据使用相同的密码进行加密，最终产生的结果也是不一样的。再加入随机数组后，你需要对秘钥进行哈希化，这样最终获得结果肯定能够获得对应的长度。而做这个最正确的方法就是使用PKCS #5(PBKDF2)不幸的是，在 Mac OS X 10.7 之前，没有一个简单的方法来加密。所以在下面的代码中，都会建立在 10.7 以后。但是如果你想要一个简单的解决方法。只要增加8个随机字符到字符串中，同时调用 hash 函数。在那之后再调用一次 hash 加密，这样重复 100,000 次。取秘钥中较低 “X” 位。虽然这不是很完美，但是这是一个简单的方法来编码实现它。在 MacBook Pro 的 Mac OS X 上面将花费 100ms，在相同时间的情况下 iPhone 4 上面大概只能实现 10,000 次。这个这目的只是为了让攻击者能够花费更多的时间来破解。

（如果你有更好的或者更加快速且简单的加密方法，请在下面留言）

但是就像我所说的，你不需要这么做，因为 PBKDF2 已经加入到 CommonCrypto(在iOS 10.7之后)。在进行混淆之后，你的密码和你秘钥的长度都会产生，先别着急写代码。在接下去的内容，我讲告诉你如何去进行编码。

我没提到过 CommonCrypto 是一个开源的么？所以如果你希望在其他平台上使用 PBKDF2，你可以通过源码来了解他的实现方式。

好了，现在你已经混淆了他，接下来我们要做什么？把密文保存下来，因为之后你可能需要对它进行解密。已经被混淆了的数据会被认为是公共信息，所以你不需要保护他。

大家可能会对神秘的初始化向量（IV）(前缀的字符串)感到迷惑。在 CBC模式 下每16个字节进行加密后会影响后面16个字节的加密。这很棒，这使得我们的加密更加安全有效。而且这种情况是默认的。但是其中的问题就是。对于开始的那几个字符，我们怎么处理？解决方案就是使用随机块-1，那就是添加前缀字符串。

这个初始化向量在 CCCrypt() 函数中被列为可选的。这又会让人感到费解，因为真正的 CBC模式中的这个值是不可选的。如果你没有提供这个选项。他将会使用全为0的向量给你。这将会对第一个数据块进行保护，但是没有这个必要这么做。因为前缀字符串只是个简单的16个随机字节。“将这16个字节保存下来，因为接下来的解密中，你将会需要这段内容。这些内容也考虑到了公共信息，所以你不需要对他采取保护措施。”

好了现在我们将会继续我们的加密，让我们来看下下面的小练习。首先，你需要知道如何使用它。这个方法将会返回已经加密的数据（如果失败，那么返回nil）同时返回对应的前缀字符串的数据，混淆之后的内容和加密错误的错误信息的引用。将所有数据，IV，混淆的内容用一种你觉得简单的方法写到文件中。其中 IV 已经被 AES 加密，混淆的内容的长度可能会不一样，但是我的代码中，我都会将设置为8个字节长，因为这是 PKCS#5 需要的最小长度。

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NSData *iv;
NSData *salt;
NSError *error;
NSData *encryptedData = [RNCryptManager encryptedDataForData:plaintextData
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                  iv:&iv
                salt:&salt
              error:&error];

然后接下来的代码。我将会把解密方法作为读者可以使用的一个练习，这些内容在一定意义上是共通的，你最好理解其中的代码，而不仅仅是简单的复制。不要忘记加入 Security.framework 这个库

接下来就是代码

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#import <CommonCrypto/CommonCryptor.h>
#import <CommonCrypto/CommonKeyDerivation.h>
NSString * const
kRNCryptManagerErrorDomain = @"net.robnapier.RNCryptManager";
const CCAlgorithm kAlgorithm = kCCAlgorithmAES128;
const NSUInteger kAlgorithmKeySize = kCCKeySizeAES128;
const NSUInteger kAlgorithmBlockSize = kCCBlockSizeAES128;
const NSUInteger kAlgorithmIVSize = kCCBlockSizeAES128;
const NSUInteger kPBKDFSaltSize = 8;
const NSUInteger kPBKDFRounds = 10000;  // ~80ms on an iPhone 4
// ===================
+ (NSData *)encryptedDataForData:(NSData *)data
                        password:(NSString *)password
                              iv:(NSData **)iv
                            salt:(NSData **)salt
                           error:(NSError **)error {
  NSAssert(iv, @"IV must not be NULL");
  NSAssert(salt, @"salt must not be NULL");
  *iv = [self randomDataOfLength:kAlgorithmIVSize];
  *salt = [self randomDataOfLength:kPBKDFSaltSize];
  NSData *key = [self AESKeyForPassword:password salt:*salt];
  size_t outLength;
  NSMutableData *
  cipherData = [NSMutableData dataWithLength:data.length +
                kAlgorithmBlockSize];
  CCCryptorStatus
  result = CCCrypt(kCCEncrypt, // operation
                   kAlgorithm, // Algorithm
                   kCCOptionPKCS7Padding, // options
                   key.bytes, // key
                   key.length, // keylength
                   (*iv).bytes,// iv
                   data.bytes, // dataIn
                   data.length, // dataInLength,
                   cipherData.mutableBytes, // dataOut
                   cipherData.length, // dataOutAvailable
                   &outLength); // dataOutMoved
  if (result == kCCSuccess) {
    cipherData.length = outLength;
  }
  else {
    if (error) {
      *error = [NSError errorWithDomain:kRNCryptManagerErrorDomain
                                   code:result
                               userInfo:nil];
    }
    return nil;
  }
  return cipherData;
}
// ===================
+ (NSData *)randomDataOfLength:(size_t)length {
  NSMutableData *data = [NSMutableData dataWithLength:length];
  int result = SecRandomCopyBytes(kSecRandomDefault,
                                  length,
                                  data.mutableBytes);
  NSAssert(result == 0, @"Unable to generate random bytes: %d",
           errno);
  return data;
}
// ===================
// Replace this with a 10,000 hash calls if you don't have CCKeyDerivationPBKDF
+ (NSData *)AESKeyForPassword:(NSString *)password
                         salt:(NSData *)salt {
  NSMutableData *
  derivedKey = [NSMutableData dataWithLength:kAlgorithmKeySize];
  int
  result = CCKeyDerivationPBKDF(kCCPBKDF2,            // algorithm
                                password.UTF8String,  // password
                                [password lengthOfBytesUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding],  // passwordLength
                                salt.bytes,           // salt
                                salt.length,          // saltLen
                                kCCPRFHmacAlgSHA1,    // PRF
                                kPBKDFRounds,         // rounds
                                derivedKey.mutableBytes, // derivedKey
                                derivedKey.length); // derivedKeyLen
  // Do not log password here
  NSAssert(result == kCCSuccess,
           @"Unable to create AES key for password: %d", result);
  return derivedKey;
}