在 python 和 swift 之间交换加密消息

我需要一个 python 代码和一个 swift 代码交换加密消息。

这是我尝试过的：

1. Fernet

在审查了这些选项之后，我认为对称密钥算法效果很好。

在 python 中（像往常一样），它是加密和解密简单 https://cryptography.io/en/latest/fernet/:

Fernet(key).encrypt(b"mdg") # encrypt
Fernet(key).decrypt(encryptedMsg) # decrypt

简而言之，它最初看起来很简单，大致如下：

func encrypt(key: String, msg: String) throws -> String {
  let data = Data(base64URL: key)!
  let symetricKey = try! SymmetricKey(data: d)
  let msgUtf8 = msg.data(using: .utf8)!
  let sealBox = try! AES.GCM.seal(msgUtf8, using: symetricKey, nonce: nil)
  return sealBox.combined.base64EncodedString();
}

然而，我一直无法在swift匹配python的Fernet中找到该算法。

2. ChaCha

在寻找问题时，我发现了这个惊人的answer https://stackoverflow.com/questions/68601200/decrypt-fernet-encrypted-textpython-in-swift来自布拉姆。非常不幸的是，它只解决了我问题的一方面：在 python 中加密消息并在 swift 中解码它们。我还需要相反的过程。

怎么解决这个问题呢？

首先，我们首先需要一种方法来创建安全随机值来生成 IV 和密钥。您还可以使用 CryptoKit 生成密钥SymmetricKey并从中提取数据，但现在我将使用此函数。

extension Data {
    static func secureRandom(ofSize size: Int) -> Data {
        var output = [UInt8](repeating: 0, count: size)
        _ = SecRandomCopyBytes(kSecRandomDefault, size, &output)
        return Data(output)
    }
}

然后，我们需要计算 AES CBC 密文的可能性，这可以使用 CommonCrypto 来完成。

func encrypt(plaintext: Data, key: Data, iv: Data) -> Data {
    var encryptor: CCCryptorRef?
    defer {
        CCCryptorRelease(encryptor)
    }

    var key = Array(key)
    var iv = Array(iv)
    var plaintext = Array(plaintext)

    CCCryptorCreate(CCOperation(kCCEncrypt), CCAlgorithm(kCCAlgorithmAES), CCOperation(kCCOptionPKCS7Padding), &key, key.count, &iv, &encryptor)

    var outputBytes = [UInt8](repeating: 0, count: CCCryptorGetOutputLength(encryptor, plaintext.count, false))
    CCCryptorUpdate(encryptor, &plaintext, plaintext.count, &outputBytes, outputBytes.count, nil)

    var movedBytes = 0
    var finalBytes = [UInt8](repeating: 0, count: CCCryptorGetOutputLength(encryptor, 0, true))
    CCCryptorFinal(encryptor, &finalBytes, finalBytes.count, &movedBytes)

    return Data(outputBytes + finalBytes[0 ..< movedBytes])
}

以及具有 SHA-256 哈希函数的 HMAC。我建议在这里使用 CryptoKit 的 HMAC 实现，但为了简单起见，我使用了 CommonCrypto 实现。

func computeHMAC(_ data: Data, using key: Data) -> Data {
    var data = Array(data)
    var key = Array(key)
    var macOut = [UInt8](repeating: 0, count: Int(CC_SHA256_DIGEST_LENGTH))
    CCHmac(CCHmacAlgorithm(kCCHmacAlgSHA256), &key, key.count, &data, data.count, &macOut)
    return Data(macOut)
}

这将所有这些整合到以下内容中

let plaintext = Data("Hello world!".utf8)

let signingKey = Data.secureRandom(ofSize: kCCKeySizeAES128)
let cryptoKey = Data.secureRandom(ofSize: kCCKeySizeAES128)
let fernetKey = (signingKey + cryptoKey).base64EncodedString()

let version: [UInt8] = [0x80]
let timestamp: [UInt8] = {
    let timestamp = Int(Date().timeIntervalSince1970).bigEndian
    return withUnsafeBytes(of: timestamp, Array.init)
}()
let iv = Data.secureRandom(ofSize: kCCBlockSizeAES128)
let ciphertext = encrypt(plaintext: plaintext, key: cryptoKey, iv: iv)
let hmac = computeHMAC(version + timestamp + iv + ciphertext, using: signingKey)

let fernetToken = (version + timestamp + iv + ciphertext + hmac).base64EncodedString()

print("Fernet key: \(fernetKey)")
print("Fernet token: \(fernetToken)")

示例输出可以是

Fernet key: 7EwFlYNKTGfj+2fSgL3AUqtrRqRs4D1TWNK7t2XbGJQ=
Fernet token: gAAAAABivCLM0y0poDtGOohT1yK4XTDJppYPJdu4fuDTZ5tb9P9KP5ACgX8aJq4imsSdbzOCcvY3Tueo4FYbwyG+ZugozILL+Q==

我们可以使用 cryptography.io 的实现在 python 中使用它

from cryptography.fernet import Fernet

key = b'7EwFlYNKTGfj+2fSgL3AUqtrRqRs4D1TWNK7t2XbGJQ='
token = b'gAAAAABivCLM0y0poDtGOohT1yK4XTDJppYPJdu4fuDTZ5tb9P9KP5ACgX8aJq4imsSdbzOCcvY3Tueo4FYbwyG+ZugozILL+Q=='

Fernet(key).decrypt(token)
# b'Hello world!'