SwiftでCCCrypt（CommonCrypt）を使用する際の問題

Question

動作中のObjective-Cカテゴリ（NSData + AESCrypt.m）をSwiftに移植していますが、ポインタの動作に問題があります。暗号化部分のコードSwiftは正しくコンパイルされますが、ランタイムEXEC_BAD_ACCESエラーが生成されます。

私がこれまでに持っているコードは次のとおりです（私は可能な限りコードを分析しようとしました）：

_let key = "123456789012345678901234567890120"
let keyLength = UInt(kCCKeySizeAES256 + 1)
let keyPointer = strdup(key)    // Convert key to <UnsafeMutablePointer<Int8>

let message = "Don´t try to read this text. Top Secret Stuff"
let data = (message as NSString).dataUsingEncoding(NSUTF8StringEncoding)
let dataBytes = data?.bytes
let length = data?.length
let dataLength = UInt(length!)
let dataPointer = UnsafePointer<UInt8>(dataBytes!)

let operation: CCOperation = UInt32(kCCEncrypt)
let algoritm: CCAlgorithm = UInt32(kCCAlgorithmAES128)
let options: CCOptions = UInt32(kCCOptionECBMode + kCCOptionPKCS7Padding)

let cryptBufferSize = UInt(dataLength + kCCBlockSizeAES128)
var cryptBuffer = [UInt8](count: Int(cryptBufferSize), repeatedValue: 0)
var cryptBufferPointer = UnsafeMutablePointer<UInt8>(cryptBuffer)

var numBytesEncrypted = UnsafeMutablePointer<UInt>()

var cryptStatus = CCCrypt(operation, algoritm, options, keyPointer, keyLength, nil, dataPointer, dataLength, cryptBufferPointer, cryptBufferSize, numBytesEncrypted)

if UInt32(cryptStatus) == UInt32(kCCSuccess) {
    let size = NSInteger(cryptBufferSize)
    let encryptedData = NSData(bytes: cryptBufferPointer, length: size)
    let encryptedString = NSString(data: encryptedData, encoding: NSUTF8StringEncoding)
    println("Encrypted String = \(encryptedString)") // EXEC_BAD_ACCESS error
} else {
    println("Error: \(cryptStatus)")
}
_

EncryptionDataオブジェクトは、次の情報を表示します。

_<279c2d0f d3ce2200 0dc10cc1 9df46e76 cb26f423 7c9bde76 f9d8d0e2 632acef9 74fb0614 4717422b 684d1889 e3ce882c 00000000 00000000 00000000 0000>
_

ただし、encryptedStringはデバッガーに_0x0000000000_を表示し、println()しようとすると、EXEC_BAD_ACCESSエラーが生成されます。

何が欠けているのか分かりますか？

Rgds..。

Answer 1

Swift 2.0

これが例です
これが正確に必要なものではない場合、メソッドは良い例になるはずです
注：キー文字列はデータに変換されます

Security.frameworkをプロジェクトに追加します
ブリッジヘッダーに#import <CommonCrypto/CommonCryptor.h>を追加します。

let keyString        = "12345678901234567890123456789012"
let keyData: NSData! = (keyString as NSString).dataUsingEncoding(NSUTF8StringEncoding) as NSData!
print("keyLength   = \(keyData.length), keyData   = \(keyData)")

let message       = "Don´t try to read this text. Top Secret Stuff"
let data: NSData! = (message as NSString).dataUsingEncoding(NSUTF8StringEncoding) as NSData!
print("data length = \(data.length), data      = \(data)")

let cryptData    = NSMutableData(length: Int(data.length) + kCCBlockSizeAES128)!

let keyLength              = size_t(kCCKeySizeAES256)
let operation: CCOperation = UInt32(kCCEncrypt)
let algoritm:  CCAlgorithm = UInt32(kCCAlgorithmAES128)
let options:   CCOptions   = UInt32(kCCOptionECBMode + kCCOptionPKCS7Padding)

var numBytesEncrypted :size_t = 0

var cryptStatus = CCCrypt(operation,
    algoritm,
    options,
    keyData.bytes, keyLength,
    nil,
    data.bytes, data.length,
    cryptData.mutableBytes, cryptData.length,
    &numBytesEncrypted)

if UInt32(cryptStatus) == UInt32(kCCSuccess) {
    cryptData.length = Int(numBytesEncrypted)
    print("cryptLength = \(numBytesEncrypted), cryptData = \(cryptData)")

    // Not all data is a UTF-8 string so Base64 is used
    let base64cryptString = cryptData.base64EncodedStringWithOptions(.Encoding64CharacterLineLength)
    print("base64cryptString = \(base64cryptString)")

} else {
    print("Error: \(cryptStatus)")
}

出力：

keyLength   = 32, keyData   = <31323334 35363738 39303132 33343536 37383930 31323334 35363738 39303132>
dataLength  = 46, data      = <446f6ec2 b4742074 72792074 6f207265 61642074 68697320 74657874 2e20546f 70205365 63726574 20537475 6666>
cryptLength = 48, cryptData = <118a32dc c23f7caa 883abc3c 1c7f0770 e200016b 2737acfa 17bb96fb a02b02a7 c147603b 06acd863 94bb8ff2 6cb14515>
base64cryptString = EYoy3MI/fKqIOrw8HH8HcOIAAWsnN6z6F7uW+6ArAqfBR2A7BqzYY5S7j/JssUUV

スウィフト3

Ivは暗号化されたデータの前に付けられます

aesCBC128Encryptは、ランダムなIVを作成し、暗号化されたコードのプレフィックスを付けます。
aesCBC128Decryptは、復号化中にプレフィックス付きのIVを使用します。

入力はデータであり、キーはデータオブジェクトです。 Base64などのエンコードされたフォームの場合、必要に応じて、呼び出し元のメソッドとの間で変換します。

キーの長さは、正確に128ビット（16バイト）、192ビット（24バイト）、または256ビット（32バイト）である必要があります。別のキーサイズを使用すると、エラーがスローされます。

PKCS＃7パディング がデフォルトで設定されています。

この例では、CommonCryptoが必要です
プロジェクトへのブリッジヘッダーが必要です。
#import <CommonCrypto/CommonCrypto.h>
プロジェクトにSecurity.frameworkを追加します。

これは例であり、製品コードではありません。

enum AESError: Error {
    case KeyError((String, Int))
    case IVError((String, Int))
    case CryptorError((String, Int))
}

// The iv is prefixed to the encrypted data
func aesCBCEncrypt(data:Data, keyData:Data) throws -> Data {
    let keyLength = keyData.count
    let validKeyLengths = [kCCKeySizeAES128, kCCKeySizeAES192, kCCKeySizeAES256]
    if (validKeyLengths.contains(keyLength) == false) {
        throw AESError.KeyError(("Invalid key length", keyLength))
    }

    let ivSize = kCCBlockSizeAES128;
    let cryptLength = size_t(ivSize + data.count + kCCBlockSizeAES128)
    var cryptData = Data(count:cryptLength)

    let status = cryptData.withUnsafeMutableBytes {ivBytes in
        SecRandomCopyBytes(kSecRandomDefault, kCCBlockSizeAES128, ivBytes)
    }
    if (status != 0) {
        throw AESError.IVError(("IV generation failed", Int(status)))
    }

    var numBytesEncrypted :size_t = 0
    let options   = CCOptions(kCCOptionPKCS7Padding)

    let cryptStatus = cryptData.withUnsafeMutableBytes {cryptBytes in
        data.withUnsafeBytes {dataBytes in
            keyData.withUnsafeBytes {keyBytes in
                CCCrypt(CCOperation(kCCEncrypt),
                        CCAlgorithm(kCCAlgorithmAES),
                        options,
                        keyBytes, keyLength,
                        cryptBytes,
                        dataBytes, data.count,
                        cryptBytes+kCCBlockSizeAES128, cryptLength,
                        &numBytesEncrypted)
            }
        }
    }

    if UInt32(cryptStatus) == UInt32(kCCSuccess) {
        cryptData.count = numBytesEncrypted + ivSize
    }
    else {
        throw AESError.CryptorError(("Encryption failed", Int(cryptStatus)))
    }

    return cryptData;
}

// The iv is prefixed to the encrypted data
func aesCBCDecrypt(data:Data, keyData:Data) throws -> Data? {
    let keyLength = keyData.count
    let validKeyLengths = [kCCKeySizeAES128, kCCKeySizeAES192, kCCKeySizeAES256]
    if (validKeyLengths.contains(keyLength) == false) {
        throw AESError.KeyError(("Invalid key length", keyLength))
    }

    let ivSize = kCCBlockSizeAES128;
    let clearLength = size_t(data.count - ivSize)
    var clearData = Data(count:clearLength)

    var numBytesDecrypted :size_t = 0
    let options   = CCOptions(kCCOptionPKCS7Padding)

    let cryptStatus = clearData.withUnsafeMutableBytes {cryptBytes in
        data.withUnsafeBytes {dataBytes in
            keyData.withUnsafeBytes {keyBytes in
                CCCrypt(CCOperation(kCCDecrypt),
                        CCAlgorithm(kCCAlgorithmAES128),
                        options,
                        keyBytes, keyLength,
                        dataBytes,
                        dataBytes+kCCBlockSizeAES128, clearLength,
                        cryptBytes, clearLength,
                        &numBytesDecrypted)
            }
        }
    }

    if UInt32(cryptStatus) == UInt32(kCCSuccess) {
        clearData.count = numBytesDecrypted
    }
    else {
        throw AESError.CryptorError(("Decryption failed", Int(cryptStatus)))
    }

    return clearData;
}

使用例：

let clearData = "clearData0123456".data(using:String.Encoding.utf8)!
let keyData   = "keyData890123456".data(using:String.Encoding.utf8)!
print("clearData:   \(clearData as NSData)")
print("keyData:     \(keyData as NSData)")

var cryptData :Data?
do {
    cryptData = try aesCBCEncrypt(data:clearData, keyData:keyData)
    print("cryptData:   \(cryptData! as NSData)")
}
catch (let status) {
    print("Error aesCBCEncrypt: \(status)")
}

let decryptData :Data?
do {
    let decryptData = try aesCBCDecrypt(data:cryptData!, keyData:keyData)
    print("decryptData: \(decryptData! as NSData)")
}
catch (let status) {
    print("Error aesCBCDecrypt: \(status)")
}

出力例：

clearData:   <636c6561 72446174 61303132 33343536>
keyData:     <6b657944 61746138 39303132 33343536>
cryptData:   <92c57393 f454d959 5a4d158f 6e1cd3e7 77986ee9 b2970f49 2bafcf1a 8ee9d51a bde49c31 d7780256 71837a61 60fa4be0>
decryptData: <636c6561 72446174 61303132 33343536>

ノート：

CBCモードのサンプルコードの典型的な問題の1つは、ランダムIVの作成と共有をユーザーに任せることです。この例には、IVの生成が含まれ、暗号化されたデータにプレフィックスが付けられ、復号化中にプレフィックスが付けられたIVが使用されます。これにより、カジュアルユーザーは CBCモード に必要な詳細から解放されます。

セキュリティのために、暗号化されたデータにも認証が必要です。このサンプルコードでは、認証を提供していません。これは、小さくして他のプラットフォームとの相互運用性を向上させるためです。

また、パスワードからのキーのキー派生も欠落しています。 PBKDF2 を使用することをお勧めします。テキストパスワードは、キー情報として使用されます。

堅牢な本番環境対応のマルチプラットフォーム暗号化コードについては、 RNCryptor を参照してください。

Answer 2

Swift2.0の暗号化と復号化。上記の回答を更新して、Swift 2.0をサポートします。

static func AES128Encryption()
    {
        let keyString        = "12345678901234567890123456789012"
        let keyData: NSData! = (keyString as NSString).dataUsingEncoding(NSUTF8StringEncoding) as NSData!
        let keyBytes         = UnsafeMutablePointer<Void>(keyData.bytes)
        print("keyLength   = \(keyData.length), keyData   = \(keyData)")

        let message       = "Don´t try to read this text. Top Secret Stuff"
        let data: NSData! = (message as NSString).dataUsingEncoding(NSUTF8StringEncoding) as NSData!
        let dataLength    = size_t(data.length)
        let dataBytes     = UnsafeMutablePointer<Void>(data.bytes)
        print("dataLength  = \(dataLength), data      = \(data)")

        let cryptData    = NSMutableData(length: Int(dataLength) + kCCBlockSizeAES128)
        let cryptPointer = UnsafeMutablePointer<Void>(cryptData!.mutableBytes)
        let cryptLength  = size_t(cryptData!.length)

        let keyLength              = size_t(kCCKeySizeAES256)
        let operation: CCOperation = UInt32(kCCEncrypt)
        let algoritm:  CCAlgorithm = UInt32(kCCAlgorithmAES128)
        let options:   CCOptions   = UInt32(kCCOptionPKCS7Padding + kCCOptionECBMode)

        var numBytesEncrypted :size_t = 0

        let cryptStatus = CCCrypt(operation,
            algoritm,
            options,
            keyBytes, keyLength,
            nil,
            dataBytes, dataLength,
            cryptPointer, cryptLength,
            &numBytesEncrypted)

        if UInt32(cryptStatus) == UInt32(kCCSuccess) {
          //  let x: UInt = numBytesEncrypted
            cryptData!.length = Int(numBytesEncrypted)
            print("cryptLength = \(numBytesEncrypted), cryptData = \(cryptData)")

            // Not all data is a UTF-8 string so Base64 is used
            let base64cryptString = cryptData!.base64EncodedStringWithOptions(.Encoding64CharacterLineLength)
            print("base64cryptString = \(base64cryptString)")

        } else {
            print("Error: \(cryptStatus)")
        }
    }

    static func AES128Decryption(data:NSData) //data = cryptData
    {
        let keyString        = "12345678901234567890123456789012"
        let keyData: NSData! = (keyString as NSString).dataUsingEncoding(NSUTF8StringEncoding) as NSData!
        let keyBytes         = UnsafeMutablePointer<Void>(keyData.bytes)
        print("keyLength   = \(keyData.length), keyData   = \(keyData)")

        //let message       = "Don´t try to read this text. Top Secret Stuff"
       // let data: NSData! = (message as NSString).dataUsingEncoding(NSUTF8StringEncoding) as NSData!
        let dataLength    = size_t(data.length)
        let dataBytes     = UnsafeMutablePointer<Void>(data.bytes)
        print("dataLength  = \(dataLength), data      = \(data)")

        let cryptData    = NSMutableData(length: Int(dataLength) + kCCBlockSizeAES128)
        let cryptPointer = UnsafeMutablePointer<Void>(cryptData!.mutableBytes)
        let cryptLength  = size_t(cryptData!.length)

        let keyLength              = size_t(kCCKeySizeAES256)
        let operation: CCOperation = UInt32(kCCDecrypt)
        let algoritm:  CCAlgorithm = UInt32(kCCAlgorithmAES128)
        let options:   CCOptions   = UInt32(kCCOptionPKCS7Padding + kCCOptionECBMode)

        var numBytesEncrypted :size_t = 0

        let cryptStatus = CCCrypt(operation,
            algoritm,
            options,
            keyBytes, keyLength,
            nil,
            dataBytes, dataLength,
            cryptPointer, cryptLength,
            &numBytesEncrypted)

        if UInt32(cryptStatus) == UInt32(kCCSuccess) {
            //  let x: UInt = numBytesEncrypted
            cryptData!.length = Int(numBytesEncrypted)
            print("DecryptcryptLength = \(numBytesEncrypted), Decrypt = \(cryptData)")

            // Not all data is a UTF-8 string so Base64 is used
            let base64cryptString = cryptData!.base64EncodedStringWithOptions(.Encoding64CharacterLineLength)
            print("base64DecryptString = \(base64cryptString)")
               print( "utf8 actual string = \(NSString(data: cryptData!, encoding: NSUTF8StringEncoding))");
        } else {
            print("Error: \(cryptStatus)")
        }
    }

Answer 3

現代に採用されたzaph Swift（さらに別のSwift apiは、必要なのに誰も気にしない警告のさらに別のセットを引き起こします）

extension Data
{
    func aes256CBCEncrypt(keyData: Data) -> Data? {
        let keyLength = keyData.count
        if keyData.count != kCCKeySizeAES256 {
            return nil
        }
        let data = self;
        let ivSize = kCCBlockSizeAES128;
        let cryptLength = size_t(ivSize + data.count + kCCBlockSizeAES128)
        var cryptData = Data(count:cryptLength)

        let status: Int32 = cryptData.withUnsafeMutableBytes {
            guard let ivBytes = $0.baseAddress else {
                return 0
            }
            return SecRandomCopyBytes(kSecRandomDefault, kCCBlockSizeAES128, ivBytes)
        }
        if (status != 0) {
// who cares, really?            return nil 
        }

        var numBytesEncrypted :size_t = 0
        let options   = CCOptions(kCCOptionPKCS7Padding)

        let cryptStatus: CCCryptorStatus = cryptData.withUnsafeMutableBytes {
            guard let cryptBytes = $0.baseAddress else {
                return CCCryptorStatus(kCCMemoryFailure) // sadly kCCMoronSwiftLanguageSpecDeveloperDetected does not exist
            }
            let cryptStatus: CCCryptorStatus = data.withUnsafeBytes {
                guard let dataBytes = $0.baseAddress else {
                    return CCCryptorStatus(kCCMemoryFailure)
                }
                return keyData.withUnsafeBytes {
                    guard let keyBytes = $0.baseAddress else {
                        return CCCryptorStatus(kCCMemoryFailure)
                    }
                    return CCCrypt(CCOperation(kCCEncrypt),
                            CCAlgorithm(kCCAlgorithmAES),
                            options,
                            keyBytes, keyLength,
                            cryptBytes,
                            dataBytes, data.count,
                            cryptBytes+kCCBlockSizeAES128, cryptLength,
                            &numBytesEncrypted)
                }
            }
            return cryptStatus
        }

        if UInt32(cryptStatus) == UInt32(kCCSuccess) {
            cryptData.count = numBytesEncrypted + ivSize
        }
        else {
            return nil
        }
        return cryptData;
    }
}