Hash

Hash，一般翻譯做散列、雜湊，或音譯為哈希，是把任意長(zhǎng)度的輸入（又叫做預(yù)映射pre-image）通過散列算法變換成固定長(zhǎng)度的輸出，該輸出就是散列值。這種轉(zhuǎn)換是一種壓縮映射，也就是，散列值的空間通常遠(yuǎn)小于輸入的空間，不同的輸入可能會(huì)散列成相同的輸出，所以不可能從散列值來確定唯一的輸入值。簡(jiǎn)單的說就是一種將任意長(zhǎng)度的消息壓縮到某一固定長(zhǎng)度的消息摘要的函數(shù)。

常用Hash函數(shù)

MD5
SHA-1
SHA2（SHA2包括了SHA-224、SHA-256、SHA-384，和SHA-512）

Hash的特點(diǎn)

算法是公開的
對(duì)相同的數(shù)據(jù)運(yùn)算后，得到的結(jié)果是一樣的
對(duì)不同數(shù)據(jù)運(yùn)算，如MD5得到的結(jié)果默認(rèn)是128位（0x - 32byte）
Hash是不可逆運(yùn)算
信息摘要，信息“指紋”，用于做數(shù)據(jù)的識(shí)別匹配

因?yàn)镠ash的算法以及特性，Hash結(jié)果有“必然存在，偶然出現(xiàn)”的散列碰撞

Hash的用途

搜索引擎
- Rabin-Karp字符串搜索算法 是一個(gè)相對(duì)快速的字符串搜索算法，它所需要的平均搜索時(shí)間是O(n).這個(gè)算法是創(chuàng)建在使用散列來比較字符串的基礎(chǔ)上的。
用戶密碼的加密
- 一般服務(wù)器不需要知道用戶的真是密碼，而是通過Hash匹配
- 如果直接使用MD5加密，容易被反查詢
  - 加鹽，不使用固定的加鹽，提高安全性
  - HMAC加密方案：通過動(dòng)態(tài)Key來加密
  - 加時(shí)間戳的方式，靈活，可保證加密結(jié)果每次不同，增加時(shí)效性。
數(shù)字簽名
1. 對(duì)傳輸?shù)脑瓟?shù)據(jù)進(jìn)行Hash
2. 使用RSA加密Hash值（這部分?jǐn)?shù)據(jù)就是原始數(shù)據(jù)的簽名信息）
3. 將 原始數(shù)據(jù)+數(shù)字簽名 一起發(fā)送給服務(wù)器驗(yàn)證
版權(quán)
文件檢驗(yàn)【針對(duì)文件二進(jìn)制的hash】

用戶密碼加密使用

安全的傳遞密碼信息

服務(wù)器不需要保存用戶的真實(shí)密碼

使用方式/使用弊端

1、直接對(duì)密碼進(jìn)行MD5的Hash，容易被散列碰撞庫查詢出來
2、加鹽方式，提高了一定的安全性，但是salt是固定的，一但泄露，就不安全了
3、HMAC加密方案，使用一個(gè)Key，并且做了兩次散列，實(shí)際開發(fā)中，Key來自于服務(wù)器【相對(duì)安全】

針對(duì)HMAC加密方案做一個(gè)安全流出

在注冊(cè)的時(shí)候，服務(wù)器針對(duì)用戶生成一個(gè)對(duì)應(yīng)的Key

注冊(cè)時(shí)，服務(wù)器保存的是用戶HMAC加密后的密碼

多設(shè)備操作：如果用戶在新設(shè)備上登錄，需要獲取登錄權(quán)限(Key)，服務(wù)器在接收請(qǐng)求時(shí)

如果沒有開啟權(quán)限鎖，服務(wù)器直接返回用戶對(duì)應(yīng)的權(quán)限(Key)

如果開啟了權(quán)限鎖，需要已經(jīng)登錄的設(shè)備上請(qǐng)求是否給予權(quán)限(Key)

針對(duì)第三方截獲密碼的Hash值

客戶端在進(jìn)行登錄操作時(shí)，追加服務(wù)器的時(shí)間戳進(jìn)行Hash

服務(wù)器在檢驗(yàn)時(shí)，最多進(jìn)行兩次的匹配方式
例如
客戶端請(qǐng)求 ((HMAC哈希值)+“201910081801”).MD5
服務(wù)器驗(yàn)證 ((HMAC哈希值)+“201910081802”).MD5，如果不匹配再驗(yàn)證((HMAC哈希值)+“201910081801”).MD5【存在59秒的時(shí)候發(fā)起的請(qǐng)求，服務(wù)器接收后時(shí)間過了】

這樣使得請(qǐng)求的Hash校驗(yàn)有一定的時(shí)效安全

對(duì)稱加密

采用單鑰密碼系統(tǒng)的加密方法，同一個(gè)密鑰可以同時(shí)用作信息的加密和解密，這種加密方法稱為對(duì)稱加密，也稱為單密鑰加密。

需要對(duì)加密和解密使用相同密鑰的加密算法。由于其速度快，對(duì)稱性加密通常在消息發(fā)送方需要加密大量數(shù)據(jù)時(shí)使用。對(duì)稱性加密也稱為密鑰加密。

所謂對(duì)稱，就是采用這種加密方法的雙方使用方式用同樣的密鑰進(jìn)行加密和解密。密鑰是控制加密及解密過程的指令。算法是一組規(guī)則，規(guī)定如何進(jìn)行加密和解密。

因此加密的安全性不僅取決于加密算法本身，密鑰管理的安全性更是重要。因?yàn)榧用芎徒饷芏际褂猛粋€(gè)密鑰，如何把密鑰安全地傳遞到解密者手上就成了必須要解決的問題。

常見算法

常用的單向加密算法：

DES(Data Encryption Standard)：數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)，速度較快，適合用于加密大量數(shù)據(jù)
3DES(Triple DES)：是基于DES，對(duì)一塊數(shù)據(jù)用3個(gè)不同的密鑰進(jìn)行3次加密，強(qiáng)化了安全性
AES(Advanced Encryption Standard)：高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)，速度快，安全級(jí)別高，支持128，192，256，512位密鑰的加密

算法特征

加密方和解密方使用同一個(gè)密鑰；
加密解密的速度比較快，適合數(shù)據(jù)比較長(zhǎng)時(shí)的使用；
密鑰傳輸?shù)倪^程不安全，且容易被破解，密鑰管理也比較麻煩；

優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：算法公開，計(jì)算量小，加密速度快，加密效率高

缺點(diǎn)：

在數(shù)據(jù)傳遞錢，發(fā)送發(fā)和接收方需要商定好密鑰，然后保存好密鑰。

如果有一方的密鑰泄露，那么信息就不安全了。

對(duì)于安全性，每對(duì)用戶擁有自己的獨(dú)立密鑰，這使得收發(fā)雙方會(huì)擁有大量的密鑰，讓管理成為負(fù)擔(dān)。

AES應(yīng)用

ECB(Electronic Code Book)：電子密碼本模式。
- 每塊數(shù)據(jù)，獨(dú)立加密（待處理的信息被分成大小合適的分組，然后分別對(duì)每一分組獨(dú)立進(jìn)行加密或解密處理）。
- 這是最基本的加密模式，相同的明文將永遠(yuǎn)加密成相同的密文，無初始化向量，容易受到密碼本重放攻擊，一般情況下用于小數(shù)據(jù)量的字符信息的安全性保護(hù)，例如密鑰保護(hù)。
CBC(Cipher Block Chaining)：密碼分組鏈接模式。
- 使用一個(gè)密鑰和一個(gè)初始化向量[IV]對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。
- 明文被加密前要與前面的密文進(jìn)行異或運(yùn)算后在加密，因此只要選擇不同的初始化向量，相同的明文加密后不會(huì)出現(xiàn)相同的密文，是目前使用最廣泛的模式。
- CBC可以有效的保證密文的完整性，如果一塊數(shù)據(jù)塊在傳遞中丟失或者改變，后續(xù)的數(shù)據(jù)將無法正常的解密。

OpenSSL 終端指令

加密

AES(ECB)加密字符串
$ echo -n string | openssl enc - aes-128-ecb -K 616263 -nosalt | base64

AES(CBC)加密字符串
$ echo -n string | openssl enc -aes-128-cbc -iv 0102030405060708 -K 616263 -nosalt | base64

解密

AES(ECB)解密
$ echo -n 需要解密的base64 | base64 -D | openssl enc -aes-128-ecb -K 616263 -nosalt -d

AES(CBC)解密
$ echo -n 需要解密的base64 | base64 -D | openssl enc -aes-128-cbc -iv 0102030405060708 -K 616263 -nosalt -d

CCCrypt函數(shù)的使用

import <CommonCrypto/CommonCrypto.h>

加密解密的算法都是使用到CCCrypt這個(gè)函數(shù)
Parameter:
CCOperation op > KCCEncrypt加密 / KCCDecrypt 解密
CCAlgorithm alg > 加密算法【kCCAlgorithm 枚舉】
CCOptions options > 加密選項(xiàng)：ECB/CBC
const void *key > 加密的密鑰
size_t keyLength > 密鑰的長(zhǎng)度
const void *iv > iv 初始化向量
const void *dataIn > 要被加密的數(shù)據(jù)
size_t dataInLength > 要被加密數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度
void *dataOut > 密文的內(nèi)存地址
size_t dataOutAvailable > 密文緩沖區(qū)的大小
size_t *dataOutMoved > 解密結(jié)果大小

- (NSString *)encryptString:(NSString *)string keyString:(NSString *)keyString iv:(NSData *)iv {
    
    // 設(shè)置秘鑰
    NSData *keyData = [keyString dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
    uint8_t cKey[self.keySize];
    bzero(cKey, sizeof(cKey));
    [keyData getBytes:cKey length:self.keySize];
    
    // 設(shè)置iv
    uint8_t cIv[self.blockSize];
    bzero(cIv, self.blockSize);
    int option = 0;
    if (iv) {
        [iv getBytes:cIv length:self.blockSize];
        option = kCCOptionPKCS7Padding;
    } else {
        option = kCCOptionPKCS7Padding | kCCOptionECBMode;
    }
    
    // 設(shè)置輸出緩沖區(qū)
    NSData *data = [string dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
    size_t bufferSize = [data length] + self.blockSize;
    void *buffer = malloc(bufferSize);
    
    // 開始加密
    size_t encryptedSize = 0;
    //加密解密都是它 -- CCCrypt
    CCCryptorStatus cryptStatus = CCCrypt(kCCEncrypt,
                                          self.algorithm,
                                          option,
                                          cKey,
                                          self.keySize,
                                          cIv,
                                          [data bytes],
                                          [data length],
                                          buffer,
                                          bufferSize,
                                          &encryptedSize);
    
    NSData *result = nil;
    if (cryptStatus == kCCSuccess) {
        result = [NSData dataWithBytesNoCopy:buffer length:encryptedSize];
    } else {
        free(buffer);
        NSLog(@"[錯(cuò)誤] 加密失敗|狀態(tài)編碼: %d", cryptStatus);
    }
    
    return [result base64EncodedStringWithOptions:0];
}

- (NSString *)decryptString:(NSString *)string keyString:(NSString *)keyString iv:(NSData *)iv {
    
    // 設(shè)置秘鑰
    NSData *keyData = [keyString dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
    uint8_t cKey[self.keySize];
    bzero(cKey, sizeof(cKey));
    [keyData getBytes:cKey length:self.keySize];
    
    // 設(shè)置iv
    uint8_t cIv[self.blockSize];
    bzero(cIv, self.blockSize);
    int option = 0;
    if (iv) {
        [iv getBytes:cIv length:self.blockSize];
        option = kCCOptionPKCS7Padding;
    } else {
        option = kCCOptionPKCS7Padding | kCCOptionECBMode;
    }
    
    // 設(shè)置輸出緩沖區(qū)
    NSData *data = [[NSData alloc] initWithBase64EncodedString:string options:0];
    size_t bufferSize = [data length] + self.blockSize;
    void *buffer = malloc(bufferSize);
    
    // 開始解密
    size_t decryptedSize = 0;
    CCCryptorStatus cryptStatus = CCCrypt(kCCDecrypt,
                                          self.algorithm,
                                          option,
                                          cKey,
                                          self.keySize,
                                          cIv,
                                          [data bytes],
                                          [data length],
                                          buffer,
                                          bufferSize,
                                          &decryptedSize);
    
    NSData *result = nil;
    if (cryptStatus == kCCSuccess) {
        result = [NSData dataWithBytesNoCopy:buffer length:decryptedSize];
    } else {
        free(buffer);
        NSLog(@"[錯(cuò)誤] 解密失敗|狀態(tài)編碼: %d", cryptStatus);
    }
    
    return [[NSString alloc] initWithData:result encoding:NSUTF8StringEncoding];
}

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