Swift-如何实现字符串的HMAC_SHA1加密

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前段时间有个网友问是否有Swift的HMAC_SHA1算法。这次就专门写篇相关文章进行介绍。要说明HMAC-SHA1，首先要先了解什么是HMAC，什么是SHA。

1，HMAC（散列消息身份验证码：Hashed Message Authentication Code）

它不是散列函数，而是采用了将MD5或SHA1散列函数与共享机密密钥(与公钥／私钥对不同)一起使用的消息身份验证机制。基本来说，消息与密钥组合并运行散列函数。然后运行结果与密钥组合并再次运行散列函数。这个128位的结果被截断成96位，成为MAC。

hmac主要应用在身份验证中，它的使用方法是这样的：
1. 客户端发出登录请求（假设是浏览器的GET请求）
2. 服务器返回一个随机值，并在会话中记录这个随机值
3. 客户端将该随机值作为密钥，用户密码进行hmac运算，然后提交给服务器
4. 服务器读取用户数据库中的用户密码和步骤2中发送的随机值做与客户端一样的hmac运算，然后与用户发送的结果比较，如果结果一致则验证用户合法

在这个过程中，可能遭到安全攻击的是服务器发送的随机值和用户发送的hmac结果，而对于截获了这两个值的黑客而言这两个值是没有意义的，绝无获取用户密码的可能性，随机值的引入使hmac只在当前会话中有效，大大增强了安全性和实用性。大多数的语言都实现了hmac算法，比如php的 mhash、python的hmac.py、java的MessageDigest类，在web验证中使用hmac也是可行的，用js进行md5运算的速度也是比较快的。

2，SHA（安全散列算法：Secure Hash Algorithm）

这个是美国国家标准和技术局发布的国家标准FIPS PUB 180-1，一般称为SHA-1。其对长度不超过264二进制位的消息产生160位的消息摘要输出，按512比特块处理其输入。

SHA是一种数据加密算法，该算法经过加密专家多年来的发展和改进已日益完善，现在已成为公认的最安全的散列算法之一，并被广泛使用。该算法的思想是接收一段明文，然后以一种不可逆的方式将它转换成一段（通常更小）密文，也可以简单的理解为取一串输入码（称为预映射或信息），并把它们转化为长度较短、位数固定的输出序列即散列值（也称为信息摘要或信息认证代码）的过程。散列函数值可以说时对明文的一种“指纹”或是“摘要”所以对散列值的数字签名就可以视为对此明文的数字签名。

3，HMAC_SHA1（Hashed Message Authentication Code, Secure Hash Algorithm）

这是一种安全的基于加密hash函数和共享密钥的消息认证协议。它可以有效地防止数据在传输过程中被截获和篡改，维护了数据的完整性、可靠性和安全性。HMAC_SHA1消息认证机制的成功在于一个加密的hash函数、一个加密的随机密钥和一个安全的密钥交换机制。

HMAC_SHA1算法在身份验证和数据完整性方面可以得到很好的应用，在目前网络安全也得到较好的实现。

4，下面演示如何使用Swift进行HMAC_SHA1计算

（1）首先创建桥接头文件bridge.h来包含需要引用的Objective-C头文件，并在项目中配置

1	`#import` `<CommonCrypto/CommonHMAC.h>`

（2）下面是一个封装类，同时对String进行HMAC扩展。（除了SHA1，还可以使用其它算法比如MD5，SHA224等）

//HMAC.swift

import Foundation

enum CryptoAlgorithm {

    case MD5, SHA1, SHA224, SHA256, SHA384, SHA512

    var HMACAlgorithm: CCHmacAlgorithm {

        var result: Int = 0

        switch self {

        case .MD5:      result = kCCHmacAlgMD5

        case .SHA1:     result = kCCHmacAlgSHA1

        case .SHA224:   result = kCCHmacAlgSHA224

        case .SHA256:   result = kCCHmacAlgSHA256

        case .SHA384:   result = kCCHmacAlgSHA384

        case .SHA512:   result = kCCHmacAlgSHA512

        }

        return CCHmacAlgorithm(result)

    }

    var digestLength: Int {

        var result: Int32 = 0

        switch self {

        case .MD5:      result = CC_MD5_DIGEST_LENGTH

        case .SHA1:     result = CC_SHA1_DIGEST_LENGTH

        case .SHA224:   result = CC_SHA224_DIGEST_LENGTH

        case .SHA256:   result = CC_SHA256_DIGEST_LENGTH

        case .SHA384:   result = CC_SHA384_DIGEST_LENGTH

        case .SHA512:   result = CC_SHA512_DIGEST_LENGTH

        }

        return Int(result)

    }
}
 
extension String {

    func hmac(algorithm: CryptoAlgorithm, key: String) -> String {

        let str = self.cStringUsingEncoding(NSUTF8StringEncoding)

        let strLen = Int(self.lengthOfBytesUsingEncoding(NSUTF8StringEncoding))

        let digestLen = algorithm.digestLength

        let result = UnsafeMutablePointer<CUnsignedChar>.alloc(digestLen)

        let keyStr = key.cStringUsingEncoding(NSUTF8StringEncoding)

        let keyLen = Int(key.lengthOfBytesUsingEncoding(NSUTF8StringEncoding))

        CCHmac(algorithm.HMACAlgorithm, keyStr!, keyLen, str!, strLen, result)

        let digest = stringFromResult(result, length: digestLen)

        result.dealloc(digestLen)

        return digest

    }

    private func stringFromResult(result: UnsafeMutablePointer<CUnsignedChar>, length: Int) -> String {

        let hash = NSMutableString()

        for i in 0..<length {

            hash.appendFormat("%02x", result[i])

        }

        return String(hash)

    }
}

（3）测试样例

let str = "welcome to hangge.com"

let key = "67FG"

let hmacStr = str.hmac(.SHA1, key: key)

print("原始字符串：\(str)")

print("key：\(key)")

print("HMAC运算结果：\(hmacStr)")

/**** 输出 ******
原始字符串：welcome to hangge.com
key：67FG
HMAC运算结果：79a5f5b138b5646289a9648de035c80e9c5c14c7
*****/