IV 如何在 CommonCrypto Objective-C aes 中添加前缀？

Question

我正在为目标 C 代码库使用 CommonCrypto 库实现 AES/CBC 加密，我发现了一个由Zaph回答的代码，他建议在 IV 前面加上我们在 CommonCrypto 的kCCEncrypt操作方法zaph 的末尾收到的加密文本回答。 他在其中一个回答中建议的 AES 加密代码如下所示：

if (key.length != 16 && key.length != 24 && key.length != 32) {
        *error = [NSError errorWithDomain:@"keyLengthError" code:-1 userInfo:nil];
        return nil;
    }

CCCryptorStatus ccStatus   = kCCSuccess;
int             ivLength   = kCCBlockSizeAES128;
size_t          cryptBytes = 0;
NSMutableData  *dataOut     = [NSMutableData dataWithLength:ivLength + data.length + kCCBlockSizeAES128];

int status = SecRandomCopyBytes(kSecRandomDefault, ivLength, dataOut.mutableBytes);
if (status != 0) {
    *error = [NSError errorWithDomain:@"ivError" code:status userInfo:nil];
    return nil;
}
ccStatus = CCCrypt(kCCEncrypt,
                   kCCAlgorithmAES,
                   kCCOptionPKCS7Padding,
                   key.bytes, key.length,
                   dataOut.bytes,
                   data.bytes, 
                   data.length,
                   dataOut.mutableBytes + ivLength, 
                   dataOut.length,
                   &cryptBytes);

if (ccStatus == kCCSuccess) {
    dataOut.length = cryptBytes + ivLength;
}
else {
    if (error) {
        *error = [NSError errorWithDomain:@"kEncryptionError" code:ccStatus userInfo:nil];
    }
    dataOut = nil;
}

return dataOut;

我的疑问是在上面的代码中，IV 在哪一行以及如何以加密文本为前缀？ 理解代码的任何帮助都会对我有很大帮助。

Answer 1

亲爱的所有人，在一个很棒的人的帮助下，我挠了挠头，偷懒了，我能够解码上面的代码在做什么。

它有四个部分。

   1) The NSMutableData is initialized to size that's big enough to
    hold the ciphertext and the IV (IV length + data length + block
    size)
    
    2) The random IV is generated in place, at the beginning of the
    data, using SecRandomCopyBytes.
    
    3) Using a tiny bit of pointer arithmetics, the ciphertext is also
    written into the same Data, but the starting pointer is moved after
    the IV (dataOut.mutableBytes + ivLength). Technically it means that the dataOut.mutableBytes pointer is moved forward by ivLength
bytes (so it points at immediately after the IV in the large buffer)
    
    4) And finally, any excess noise is cut off by setting the length of
    the Data to the ivLength + the length of the ciphertext that CCCrypt
    reported

最终解释：当dataOut.bytes在CCCrypt中作为 IV 传递时，这意味着 CCCRypt 通过其指针从CCCRypt获取 IV，因为它已经包含由SecRandomCopyBytes生成的随机 IV。 另外dataOut.mutableBytes + ivLength意味着指针向前移动dataOut字节（因此它指向大缓冲区中的 IV 之后）用于存储密文，因为它已经有 IV 直到 position。

返回的cryptBytes只包含密文的长度。 因此，如上所述的密文是从移动的指针 position 存储的。 因此，简而言之，代码NSMutableData *dataOut = [NSMutableData dataWithLength:ivLength + data.length + kCCBlockSizeAES128]; 用于编写 IV 和密文，在下一行代码中int status = SecRandomCopyBytes(kSecRandomDefault, ivLength, dataOut.mutableBytes); 长度为 16 的随机 IV 被写入dataOut.mutableBytes缓冲区。 现在 NSMutableData 中有 IV 字节。 接下来在 CCCrypt 中， dataOut.bytes可以作为 IV 参数传递，因为 NSMutableData 已经有 IV 字节。 接下来我们必须提供缓冲区 position 用于写入加密文本，因此我们通过移动由dataOut.mutableBytes + ivLength定义的指针 position 写入 NSMutableData 所以这实际上是缓冲区 position 我们必须在 IV 之后写入密文. 最后cryptoBytes返回密文的长度（它不包含 IV 的长度，因为起始指针被 +ivLength 移动）

所以最终 NSMutableData 中有 IV（16 字节的长度）和密文（由 cryptBytes 给出的长度），因此通过将 dataOut 的长度dataOut为dataOut.length = cryptBytes + ivLength; 所以最终的 dataOut 变量有 IV 加上密文，它在return dataOut;

注意：重要的是要考虑 CCCrypt 是一个 C function，它不适用于 NSData 或 NSStrings 等对象，而是指向 memory 地址的指针。 换句话说，只要指向的地址有效并且从分配的地址开始有足够的空间，它就不会关心你从哪里输入它以及它会在哪里写入它的 output。 （当然，对于输入，实际数据已经存在）。