信息安全与保密试验报告

1.实验目的

本次实验使用Xcode作为开发工具，swift作为主要开发语言，简单编写应用页面，对信息安全与解密课程中的加密与解密进行具体直观地呈现，将理论和实践结合起来巩固强化知识的吸收与运用。算法实现部分主要使用AES算法进行加密和解密，使用MD5摘要算法进行加密。

2.实验过程

2.1 搭建页面

主要页面元素如下：

class ViewController: UIViewController,UITextFieldDelegate {var flag = falsevar label1:UILabel!var label2:UILabel!var output1:String! = ""var output2:String! = ""var result:UILabel!override func viewDidLoad() {super.viewDidLoad()let screen = UIScreen.main.boundsself.view.backgroundColor = .systemYellow//添加标签let labelHeight:CGFloat = 100let labelWidth:CGFloat = 100let labelTopView:CGFloat = 100self.label1 = UILabel(frame: CGRect(x:(screen.size.width - labelWidth)/2 , y: labelTopView, width: labelWidth, height: labelHeight))self.label1.text = "明文："self.label1.font = .boldSystemFont(ofSize: 22)self.label1.textColor = .systemBlueself.label1.textAlignment = .centerself.view.addSubview(self.label1)//添加textFieldlet textFieldHeight:CGFloat = 50let textFieldWidth:CGFloat = 300let textFieldTopView:CGFloat = 200let textField = UITextField(frame: CGRect(x: (screen.size.width - textFieldWidth)/2, y: textFieldTopView, width: textFieldWidth, height: textFieldHeight))textField.placeholder = "请输入相关信息"textField.borderStyle = .roundedRecttextField.clearButtonMode = .whileEditingtextField.becomeFirstResponder()textField.returnKeyType = .donetextField.textColor = .systemBluetextField.allowsEditingTextAttributes = .random()textField.delegate = selfself.view.addSubview(textField)//添加按钮let button = UIButton(type: .custom)let buttonHeight:CGFloat = 60let buttonWidth:CGFloat = 100let buttonTopView:CGFloat = 650let frame = CGRect(x: (screen.size.width - buttonWidth)/2, y: buttonTopView, width: buttonWidth, height: buttonHeight)button.frame = framebutton.backgroundColor = .redbutton.layer.cornerRadius = 6button.layer.borderColor = UIColor.red.cgColorbutton.layer.borderWidth = 1button.setTitle("加密", for: UIControl.State())button.titleLabel?.font = .boldSystemFont(ofSize: 17)button.addTarget(self, action: #selector(modeChanged(_:)), for: .touchUpInside)self.view.addSubview(button)//添加结果标注：self.label2 = UILabel(frame: CGRect(x: (screen.size.width - labelWidth)/2, y: 270, width: labelWidth, height: labelHeight))self.label2.text = "密文："self.label2.font = .boldSystemFont(ofSize: 22)self.label2.textAlignment = .centerself.label2.textColor = .systemBlueself.view.addSubview(self.label2)//添加结果标签let resultHeight:CGFloat = 100let resultWidth:CGFloat = 300let resultTopView:CGFloat = 370self.result = UILabel(frame: CGRect(x: (screen.size.width - resultWidth)/2, y: resultTopView, width: resultWidth, height: resultHeight))self.result.text = ""self.result.font = .boldSystemFont(ofSize: 22)self.result.textColor = .systemBlueself.result.textAlignment = .centerself.result.lineBreakMode = NSLineBreakMode.byWordWrappingself.result.numberOfLines = 0self.result.layer.cornerRadius = 5self.result.layer.masksToBounds = trueself.result.layer.borderWidth = 1self.result.layer.borderColor = .init(red: 1, green: 1, blue: 1, alpha: 1)self.result.layer.backgroundColor = .init(red: 1, green: 1, blue: 1, alpha: 1)self.view.addSubview(result)//添加切换按钮let toggleHeight:CGFloat = 40let togggleWidth:CGFloat = 50let toggleTopView:CGFloat = 550let toggleButton = UIButton(frame: CGRect(x: (screen.size.width - togggleWidth)/2, y: toggleTopView, width: togggleWidth, height: toggleHeight))toggleButton.backgroundColor = .graytoggleButton.layer.borderColor = UIColor.gray.cgColortoggleButton.layer.borderWidth = 1toggleButton.layer.cornerRadius = 6toggleButton.setTitle("切换", for: UIControl.State())toggleButton.titleLabel?.font = .boldSystemFont(ofSize: 13)toggleButton.addTarget(self, action: #selector(toggle(_:)), for: .touchUpInside)self.view.addSubview(toggleButton)

2.2 算法实现

2.2.1 MD5摘要算法加密的实现

1.在Teminal终端使用命令行创建一个Podfile

$ touch Podfile
$ open -e Podfile

2.在刚刚弹出的Podfile文件内添加以下一些内容

pod ‘CryptoSwift’

3.下载第三方库成功后，即可在Viewcontroller.swift文件首行引入

import CryptoSwift

因为Swift的第三方库CryptoSwift是Swift中实现的标准和安全加密算法的集合，所以md5摘要算法的实现可以直接调用此库内的md5()方法即可

算法嵌入页面实现功能代码如下：

  @objc func modeChanged(_ sender:AnyObject){       self.result.text = output1           }func textFieldShouldReturn(_ textField: UITextField) -> Bool {textField.resignFirstResponder()output1 = textField.text?.md5()//output2 = textField.text.return true
}

2.2.2 AES算法加密解密的实现

加密

func Encode_AES_ECB(strToEncode:String)->String {var encodeString = ""do {let aes = try AES(key: Padding.zeroPadding.add(to: key.bytes, blockSize: AES.blockSize), blockMode: ECB(),padding: .pkcs7)let encoded = try aes.encrypt(strToEncode.bytes)encodeString = encoded.toBase64()print(encodeString)    }catch{print(error.localizedDescription)}return encodeString}

解密

func Decode_AES_ECB(strToDecode:String)->String {var decodeString = ""let data = NSData(base64Encoded: strToDecode, options: NSData.Base64DecodingOptions.init(rawValue: 0))var encrypted:[UInt8] = []let count = data?.lengthfor i in 0..<count!{var temp:UInt8 = 0data?.getBytes(&temp, range: NSRange(location: i, length: 1))encrypted.append(temp)}do {let aes = try AES(key: Padding.zeroPadding.add(to: key.bytes, blockSize: AES.blockSize), blockMode: ECB(), padding: .pkcs7)let decode = try aes.decrypt(encrypted)let encoded = Data(decode)decodeString = String(bytes: encoded.bytes, encoding: .utf8)!}catch{print(error.localizedDescription)}return decodeString}

算法嵌入功能页面实现功能代码如下：

  @objc func modeChanged(_ sender:AnyObject){if self.label1.text == "明文：" {result.text = Encode_AES_ECB(strToEncode: output1)}else if self.label1.text == "密文："  {result.text = Decode_AES_ECB(strToDecode: output1)}}func textFieldShouldReturn(_ textField: UITextField) -> Bool {textField.resignFirstResponder()output1 = textField.textreturn true}@objc func toggle(_ sender:AnyObject){if flag {self.label1.text = "密文："self.label2.text = "明文："self.button.setTitle("解密", for: UIControl.State())self.result.text = ""flag = false}else{self.label1.text = "明文："self.label2.text = "密文："self.button.setTitle("加密", for: UIControl.State())self.result.text = ""flag = true}}

2.3 成果展示

页面展示：
md5摘要算法：
AES算法：
加密：

切换：

解密：

实验心得

通过这次实验，我的收获如下：

将“信息安全与保密”这门课理论和实践结合地更加紧密了。纸上得来终觉浅，只在教室里听老师讲抽象的理论知识让我对这门课程了解的还不算透彻，实验让老师的一页页PPT变成一行行可以实现并且可操作的代码，增强了学习的成就感，在做实验的时候，脑海中一遍回想着老师上课讲到的相关知识，对应课程的掌握和理解更加深入了！
增强了个人技能水平的提升。自学了将近半年的移动端iOS开发，却从未将这些课堂之外的新鲜知识注入到自己亲身经历的课堂中。这次的实验给了我很好的契机，不仅仅单纯对算法的实现，页面的构建，元素的组成，各个元素各个事件之间的处理逻辑也让我苦思冥想，绞尽脑汁。最终功夫不负有心人，整个应用顺利地运行了起来！
学习能力的大大提升。由于使用了iOS中的swift语言进行实验，所以网上的资料大多不能直接拿来就用，这样一来，就迫使自己仔细学习CryptoSwift库的源码以及对网络上旧版Xcode版本加密算法进行总结归纳，最后形成适用于Xcode11，以及iOS10以上模拟器上的加密解密算法及其功能实现。
最后，感谢章老师以及同学们的鼓励和耐心的帮助！

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