在 Swift 中读取 Java 服务器发送的公钥

Question

我正在尝试从 Java 服务器读取公钥（x509 格式编码）以完成我的椭圆曲线 Diffie Hellman Exchange。我可以毫无问题地将公钥发送到服务器，但现在我想读取服务器发送给 iOS 客户端的公钥。

byte[] serverPubKeyEnc = serverKpair.getPublic().getEncoded(); (This is on the server)

这就是我回到 iOS 端的内容。为了处理它，我需要从输入流中读取它，然后将其转换为可用的公钥。这就是我现在在 iOS 方面的阅读关键：

 var error: Unmanaged<CFError>? = nil
    
    let mutableData = CFDataCreateMutable(kCFAllocatorDefault, CFIndex(0))
        if mutableData != nil
        {
            let headerSize = 26
         
            //For importing Java key data
            CFDataAppendBytes(mutableData, CFDataGetBytePtr(data as CFData), CFDataGetLength(data as CFData))
            CFDataDeleteBytes(mutableData, CFRangeMake(CFIndex(0), headerSize))

            //Use the mutableData here (SecKeyCreateWithData)
            let publicKey = SecKeyCreateWithData(
                mutableData!,
                [
                    kSecAttrKeyType: kSecAttrKeyTypeEC,
                    kSecAttrKeyClass: kSecAttrKeyClassPublic,
                ] as NSDictionary,
                &error)
            
            let fullKey = SecKeyCopyExternalRepresentation(publicKey!, &error)
            
            return fullKey!
        }

在这里我可以读到“publicKey”，我知道它里面有一些价值。我怎样才能把它变成一个可用的密钥来生成共享密钥？

TLDR：我想读取来自 Java 服务器 (ECDH) 的公钥，以在 iOS 客户端中生成用于加密的对称密钥。

Answer 1

完整的流程如下所示：

• 使用来自服务器端的公钥接收 91 个字节
• 使用 SecKeyCreateWithData 创建 SecKey
• 在 iOS 上使用 SecKeyCreateRandomKey 创建密钥对
• 将自己的公钥发送到服务器端
• 服务器端可以使用该信息计算共享密钥
• 客户端使用 SecKeyCopyKeyExchangeResult 计算共享密钥
• 如果一切正确，它应该在 iOS 和 Java 端提供相同的共享密钥

因此，要获得完整的测试用例，可以编写一个生成密钥对的 Java 程序。为简单起见，可以在 Java 和 iOS 应用程序之间复制/粘贴公钥以进行测试，而不是使用网络连接。 Java 程序将公钥写入控制台。该密钥被复制到 Swift 源代码中。 Swift 程序也被编译并生成一个密钥对。公钥被复制/粘贴到 Java 程序中，该程序在控制台上读取它。然后，两个程序都会输出计算出的共享密钥，出于显而易见的原因，这应该是相同的，因为它用于进一步的对称加密。

这个很好的答案https://stackoverflow.com/a/26502285/2331445 提供了将十六进制字符串转换为数据并返回的实用方法。

iOS Swift 代码

以下代码假定使用 secp256r1 曲线，密钥大小为 256 位。

所描述的流程可以实现如下：

    let otherKey = "3059301306072a8648ce3d020106082a8648ce3d03010703420004df96b3c0c651707c93418781b91782319f6e798550d954c46ac7318c7eac130f96380991a93049059e03e4190dd147b64d6ebc57320938f026844bda3de22352".hexadecimal!
    
    guard let otherPublicKey = otherPublicKey(data: otherKey) else { return }
    guard let ownPrivateKey = createOwnKey() else { return }
    guard let ownPublicKey = SecKeyCopyPublicKey(ownPrivateKey) else { return }
    
    send(ownPublicKey: ownPublicKey)
    
    if let sharedSecret = computeSharedSecret(ownPrivateKey: ownPrivateKey, otherPublicKey: otherPublicKey) {
        print("shared secret: \(sharedSecret.hexadecimal)")
    } else {
        print("shared secret computation failed")
    }
    

用到的功能：

private func otherPublicKey(data: Data) -> SecKey? {
    var error: Unmanaged<CFError>? = nil
    
    let cfData = data.dropFirst(26) as CFData
    
    let attributes =  [
        kSecAttrKeyType: kSecAttrKeyTypeEC,
        kSecAttrKeyClass: kSecAttrKeyClassPublic,
    ] as CFDictionary
    
    if let publicKey = SecKeyCreateWithData(cfData, attributes, &error) {
        return publicKey
    }
    print("other EC public: \(String(describing: error))")
    return nil
}

private func createOwnKey() -> SecKey? {
    var error: Unmanaged<CFError>? = nil
    let keyPairAttr: [String : Any] = [kSecAttrKeySizeInBits as String: 256,
                                       kSecAttrKeyType as String: kSecAttrKeyTypeECSECPrimeRandom,
                                       kSecPrivateKeyAttrs as String: [kSecAttrIsPermanent as String: false]
    ]
    guard let key = SecKeyCreateRandomKey(keyPairAttr as CFDictionary, &error) else {
        print("key creation: \(String(describing: error))")
        return nil
    }
    return key
}

此函数send 仅在调试控制台上以十六进制输出密钥。对于测试，可以通过复制/粘贴将其传输到 Java 程序。在实际程序中，它将通过网络连接传输到服务器。

private func send(ownPublicKey: SecKey) {
    guard let data = SecKeyCopyExternalRepresentation(ownPublicKey, nil) as Data? else {
        print("SecKeyCopyExternalRepresentation failed")
        return
    }
    let secp256r1Header = "3059301306072a8648ce3d020106082a8648ce3d030107034200"
    let pkWithHeader = secp256r1Header + data.hexadecimal
    print("ownPublicKeyHexWithHeader \(pkWithHeader.count / 2) bytes: " + pkWithHeader)
}

有了自己的私钥和服务器的公钥，就可以计算出共享的秘密。

private func computeSharedSecret(ownPrivateKey: SecKey, otherPublicKey: SecKey) -> Data? {
    let algorithm:SecKeyAlgorithm = SecKeyAlgorithm.ecdhKeyExchangeStandard
    let params = [SecKeyKeyExchangeParameter.requestedSize.rawValue: 32, SecKeyKeyExchangeParameter.sharedInfo.rawValue: Data()] as [String: Any]
    
    var error: Unmanaged<CFError>? = nil
    if let sharedSecret: Data = SecKeyCopyKeyExchangeResult(ownPrivateKey, algorithm, otherPublicKey, params as CFDictionary, &error) as Data? {
        return sharedSecret
    } else {
        print("key exchange: \(String(describing: error))")
    }
    return nil
}

测试

在上方区域您可以看到 Xcode 控制台，在下方区域中可以看到 Java 程序的输出。共同的秘密是相同的。所以测试成功了。