Swift原生的AES-CFB加密

在 Swift 中，AES-CFB（Cipher Feedback Mode） 这种加密模式并没有通过 CryptoKit 原生提供。虽然 CryptoKit 提供了一些常见的加密模式如 AES-GCM，但它没有直接提供 AES-CFB 模式。不过，可以使用 CommonCrypto 这个低级别的 C 库来实现 AES-CFB 加密。

什么是 AES-CFB？

AES-CFB（AES Cipher Feedback Mode）是一种基于块密码的加密模式，可以将块密码转换为流密码。这种模式特别适合处理不定长度的数据加密，适合对数据进行逐位或逐字节的加密。

如何在 Swift 中使用 CommonCrypto 实现 AES-CFB 加密？

CommonCrypto 是 Apple 提供的低级别加密 API，支持多种对称加密算法和加密模式，包括 AES-CFB。

要使用 CommonCrypto 来进行 AES-CFB 加密，需要：

1. 引入 CommonCrypto 框架。
2. 设置密钥、初始化向量 (IV) 和数据。
3. 使用 CCCrypt 函数来加密和解密数据。

实现步骤

1. 引入 CommonCrypto 库

首先，我们需要确保项目可以访问 CommonCrypto。在 Swift 中，我们可以通过 import CommonCrypto 引入这个库。

2. 实现 AES-CFB 加密和解密

import Foundation

import CommonCrypto

 

// AES-CFB 加密函数

func aesCFBEncrypt(data: Data, key: Data, iv: Data) -> Data? {

　　　　return aesCFBOperation(data: data, key: key, iv: iv, operation: kCCEncrypt)

　　　　}

// AES-CFB 解密函数

func aesCFBDecrypt(data: Data, key: Data, iv: Data) -> Data? {

　　　　return aesCFBOperation(data: data, key: key, iv: iv, operation: kCCDecrypt)

　　　　}

// 通用的 AES-CFB 操作函数 (加密/解密)

func aesCFBOperation(data: Data, key: Data, iv: Data, operation: CCOperation) -> Data? {

　　　　let keyLength = kCCKeySizeAES128 // AES-128 密钥长度

　　　　let dataLength = data.count

　　　　var cryptData = Data(count: dataLength)

　　　　var numBytesCrypted: size_t = 0

　　　　　　let cryptStatus = cryptData.withUnsafeMutableBytes { cryptBytes in

　　　　　　　　data.withUnsafeBytes { dataBytes in iv.withUnsafeBytes { ivBytes in

　　　　　　　　　　key.withUnsafeBytes { keyBytes in

　　　　　　　　　　　　CCCrypt( operation, // 加密或解密操作

　　　　　　　　　　　　CCAlgorithm(kCCAlgorithmAES), // 使用 AES 算法

　　　　　　　　　　　　CCOptions(kCCOptionPKCS7Padding | kCCModeCFB), // AES-CFB 模式

　　　　　　　　　　　　keyBytes.baseAddress, // 密钥

　　　　　　　　　　　　keyLength, // 密钥长度

　　　　　　　　　　　　ivBytes.baseAddress, // 初始化向量

　　　　　　　　　　　　dataBytes.baseAddress, // 输入数据

　　　　　　　　　　　　dataLength, // 输入数据长度

　　　　　　　　　　　　cryptBytes.baseAddress, // 输出缓冲区

　　　　　　　　　　　　dataLength, // 输出缓冲区大小

　　　　　　　　　　　　&numBytesCrypted // 输出加密/解密数据长度

　　　　　　　　　　　　) } } }

　　　　　　　　　　　　}

　　if cryptStatus == kCCSuccess {

　　　　　　cryptData.removeSubrange(numBytesCrypted..<cryptData.count) // 移除多余的缓冲区

　　　　　　　　　　return cryptData

　　　　　　　　} else {

　　　　　　　　　　return nil }

　　　　　　　　} // 测试 AES-128-CFB 加密和解密

　　　　let key = "0123456789abcdef".data(using: .utf8)! // 128 位密钥

　　　　let iv = "abcdef9876543210".data(using: .utf8)! // IV 长度为 16 字节

　　　　let plaintext = "Hello, AES-CFB!".data(using: .utf8)! // AES-CFB 加密

 

 

　　　　if let ciphertext = aesCFBEncrypt(data: plaintext, key: key, iv: iv) {

　　　　　　print("Ciphertext: \(ciphertext.base64EncodedString())") // AES-CFB 解密

　　　　if let decryptedData = aesCFBDecrypt(data: ciphertext, key: key, iv: iv) {

　　　　　　let decryptedString = String(data: decryptedData, encoding: .utf8)!

　　　　　　print("Decrypted String: \(decryptedString)")

　　　　　　　　　　}

　　　　　　}

详细解析

1. aesCFBEncrypt 和 aesCFBDecrypt

这两个函数分别用于加密和解密。它们依赖于通用的 aesCFBOperation 函数来执行具体的操作。

2. aesCFBOperation

该函数封装了 CommonCrypto 的加密和解密过程。关键点包括：

• operation：使用 kCCEncrypt 进行加密，或 kCCDecrypt 进行解密。
• CCCrypt：这是 CommonCrypto 库中的核心函数，用于执行加密或解密操作。它接收的参数包括操作类型（加密或解密）、算法（AES）、加密模式（CFB）和其他相关的加密配置。
• CCAlgorithm(kCCAlgorithmAES)：指定使用 AES 算法。
• CCOptions(kCCOptionPKCS7Padding | kCCModeCFB)：这里使用了 CFB 模式，同时结合了 PKCS7 填充方式。

3. key 和 iv

• key：AES-128 使用的密钥长度为 128 位（16 字节）。这里示例中通过一个 16 字节的字符串生成密钥。
• iv：初始化向量 (IV) 的长度也为 16 字节（128 位）。AES-CFB 模式需要一个 IV 来确保相同的明文在每次加密时生成不同的密文。

4. CCCrypt 函数参数解释

• operation：指定是加密 (kCCEncrypt) 还是解密 (kCCDecrypt)。
• algorithm：使用 AES 算法 (kCCAlgorithmAES)。
• options：指定模式为 CFB，结合 PKCS7 填充模式 (kCCOptionPKCS7Padding | kCCModeCFB)。
• keyBytes：加密密钥。
• keyLength：密钥的长度（AES-128 对应 128 位，即 16 字节）。
• ivBytes：初始化向量 (IV)。
• dataBytes：输入的数据。
• cryptBytes：输出的加密或解密数据。

5. 输出结果

• 密文：使用 AES-CFB 加密后得到的密文。
• 解密后的明文：通过解密密文，可以得到与原始明文相同的数据。

小结

在 Swift 中，虽然 CryptoKit 没有原生支持 AES-CFB 加密模式，但通过引入 Apple 的 CommonCrypto 库，你可以实现 AES-CFB 加密和解密。关键在于使用 CCCrypt 函数，并指定正确的加密模式和参数。

这种方式适合需要兼容较老加密标准的应用程序，特别是在需要使用流密码的场景中（比如数据逐位加密）。