iOS逆向 08：对称算法（上）

本文主要介绍对称算法的基本概念

对称加密

对称加密

• 加密、解密使用的是同一个key，即使用同一个密钥加密的方式

对称加密过程

• 明文通过密钥加密得到密文

• 密文通过密钥解密得到明文

对称加密优点

• 加密计算量小

• 速度快

• 适合对大数据进行加密的场景

对称加密的缺点

• 密钥传输问题：因为加解密使用的是同一个密钥，所以如何安全的把密钥传输到解密者手里是一个关键。在实际应用中，一般是客户端想服务器请求对称加密的密钥，而且密钥还需要使用非对称加密后再传输

• 密钥管理问题：因为每个用户都会有一个单独的密钥，所以随着用户的增多，密钥的管理也是一个问题。

常见的对称加密算法

在上节iOS逆向 07：Hash算法中我们利用了Hash算法加密，还可以使用对称加密，对称加密主要有以下?DES、3DES、 AES等，下面会分别进行介绍

DES

DES (Data Encryption Standard) 是 1977 年美国联邦信息处理标准(FIPS)中所采用的一种对称密码(FIPS 46-3)。DES 一直以来被美国以及其他国家的政府和银行所使用

DES 是一种把?64 位明文加密成 64 位密文的对称加密算法。它的密钥长度为?64 比特，但是除去每 7 个二进制位会设置一个用于错误检测的位以外，实际上密钥为 56 比特。

• DES 会以 64 个二进制为一个分组进行加密。DES一次性只能加密64位明文，如果明文超过了64位，就要进行分组加密

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  DES加密

• DES解密也是64位分组解密，解密密钥实质也是 56 位。

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  DES解密

3DES

三重 DES (triple-DES) 是为了增加 DES 强度，所以将 DES 重复 3 次得到的一种算法。也称为 TDEA (Triple Data Encryption Algorithm)，通常缩写为 3DES

• 加密：进行3次DES加密（即?加密-解密-加密），DES的密钥长度为56位，所以3DES的密钥长度为 56 * 3 = 168 位

  

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• 解密：解密的过程正好与加密过程相反，按照密钥的逆序解密（即?解密-加密-解密）

  

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缺点：3DES 由于处理速度不高，除了兼容之前的 DES 以外，目前基本不再使用它了

AES

AES (Advanced Encrytion Standard) 是取代前任标准 DES 而成为新标准的一种对称密码算法。在全世界的范围内征集 AES 加密算法，最终于 2000 年从候选中选出了?Rijndael 算法，确定它为新的?AES。

Rijndael 的分组长度和密钥长度可以分别以 32 位比特为单位在 128 比特到 256 比特的范围内进行选择。不过在 AES 的规范中，分组长度被固定在?128 比特，密钥长度只有?128、192 和 256?比特三种。

加密：AES的加密是由多个轮组成，主要分为4轮

• 1、SubBytes 字节变换

• 2、ShiftRows 移行操作

• 3、MixColumns 混行操作

• 4、AddRoundKey 异或运算

解密：AES的解密是加密的逆过程。

所以，在?Rijndael 加密过程中，每一轮处理的顺序为：

• SubBytes -> ShiftRows -> MixColumns -> AddRoundKey

在?Rijndael 解密过程中，每一轮处理的顺序为：

• AddRoundKey -> InvMixColumns -> InvShiftRows -> InvSubBytes

解密过程中除了第一步和加密完全一样，其他三步都为加密的逆过程。

优点

• 加密效率更高

• 目前还没有针对AES有效的***破译方式

参考链接

注：对称算法这里也只是简单介绍，更为详细的了解可以参考以下链接

• 第二篇：对称加密及AES加密算法

• 漫游对称加密算法

分组模式

由于DES和AES一次加密都只能加密固定长度的明文，如果需要加密任意长度的明文，就需要对分组密码进行迭代。其中分组密码的迭代方式就称为分组密码的模式

常用的分组模式主要有ECB、CBC，下面来分别进行介绍

ECB

ECB?模式全称“Electronic CodeBook”模式，在 ECB 模式中，将明文分组加密之后的结果直接就是密文分组，中间不做任何的变换。

简单来说，ECB就是一个电子密码本模式，每一块数据，独立加密，独立解密，如果其中一块丢失，并不会影响其他数据块。如下图所示

ECB模式

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ECB是最基本的加密模式，即通常理解的加密，相同的明文将永远加密成相同的密文，无初始向量，容易受到密码本重放***，一般情况下很少用

缺点

由于ECB的加密和解密都非常直接，所以可以根据密文中存在多少种重复的组合就能以此推测明文，来破译密码。所以ECB模式存在安全风险，使用的人很少。

CBC

CBC?模式的全称是 Cipher Block Chaining 模式，密文分组链接模式。名字中也展示它的实质，像链条一样相互链接在一起。使用一个密钥和一个初始化向量[IV]对数据执行加密

简单理解就是，同ECB一样，也是一块一块的加密，但是后一块数据的加密与前一块数据室友关联的，解密也是如此，如下所示

CBC模式

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明文被加密前要与前面的密文进行异或运算后再加密，因此只要选择不同的初始向量，相同的密文加密后会形成不同的密文，这是目前引用最广泛的模式，CBC加密后的密文是上下文相关的，但明文的错误不会传递到后续分组，但如果一个分组丢失，后面的分组将全部作废（同步错误）

ECB与CBC对比

• ECB模式只进行了加密

• CBC模式则是在加密之前进行了一次 XOR（即异或），这样就完美了克服了 ECB 的缺点了

  

  ECB与CBC对比

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优点

CBC模式采用链接模式，可以有效的保证密文的完整性，如果一个数据块在传递是丢失还是改变，后面的数据将无法正常解密

缺点

一个比特位的缺失就会导致整个密文无法解析。这算是 CBC 链式的一个“小缺点”。相对ECB而言，更安全

总结

• 对称算法：加解密使用同一个key

• 常用的对称算法

  • DES：数据加密标准，因为强度不够，所以使用很少

  • 3DES：使用3个密钥，多相同的数据进行加密，相比DES而言，强度增强

  • AES：高级密码标准

• 常用的分组模式

  • ECB：电子密码本模式，每一块数据独立加密、独立解密

  • CBC：分组密码采用链接模式，使用一个密钥和一个初始化向量[IV]对数据执行加密，即上下文是关联的

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原文：https://blog.51cto.com/u_12801393/2972042