iOSでRSAを使いメッセージを暗号化してみる(SwiftyRSA)

iOSでRSAを使ってメッセージを暗号化してみます。
SwiftRSA
https://github.com/TakeScoop/SwiftyRSA
というライブラリを利用します。
RSAの実装は、AppleのSecurity.Frameworkが利用されています。
macOS版はサポートされていないようです。

サンプルiOSアプリを作り、CocoaPodを使ってフレームワークをリンクします。

pod 'SwiftyRSA'

opensslコマンドを使って、RSAの鍵ペアを作ります。

$ openssl genrsa 2048 > private-key.pem
...+++
......+++
e is 65537 (0x10001)
$ openssl rsa -in private-key.pem -pubout -out public-key.pem
writing RSA key

できた２つのファイルはこのようになっています。

$ cat private-key.pem 
-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----
MIIEpAIBAAKCAQEAvwLN8/7d+VIDVqZ3T1PFf3fohfhzJkN9ZhGdk+lii4YQ/ywG
Wwf2pp5786+ZIxCseUUcWRn0flk44rCRwdxbkPlb+s8dWnLcyggMz71DbcdGxGhA
mCMP8XlD/m2Oa7UMyHGnL/JXf3gCSrAmeP7qMWviSw2MElmkbQxWJ86kY8Lq7Pua
LJJ83RdNHiAN5+gRQPAWZxVQAXggae7XUFAwYfmtic09JLu5oHmW/1ha82kXReK7
tczDCl6B++3I2GsIV3zHo6STENvggTXQtsyej7Lo+oQekTXpXfalRql5L5WTRYU1
I8H/zNy/GFQXQSdzvwQ2k1E5kbol+nUMjrrzaQIDAQABAoIBAQCjVxedvmY9rXdz
YtkGOiHatkReRC7cGryiSxAQi3Sc0aG5RAGPWMkAhOiEY7Y1uS10argqLbrZTR0L
JWkPeYvH9qVEXlbAoRbToXyrLTL7Ln0Cug/6yYj5uvR9H1y6GFH9GsuYgcl3FL4I
9od/0qWca6BRBB2zF3s3UWRfmCMVtv3LnAarO1v5d8GKz4220/FHueEHoHaQCE9j
PRWEbiTlzrO+jTY7hr2xpC2sUz2TiOeQijD4eVOZsrup0r4Wxn4+hS02yvD5/Zqu
6KP5xW8eCvQu0DRHw0E/7pv89d17LX1l4lXvb3cqDuX4rvM4kwx+HjFodKeelMm0
8xfiU1FtAoGBAPa9Yqmdt2599XhOXY7croXW4Eq4StHkO0x2GNejQzp62vwgH8Lf
8uxad4ZFTQiMtiu0ar/0awIxd6A8Ov8SivB5pdGkCOiovl2xn8SdxEsMQon4ydZD
BbKdnDdMmXpdZhU9mOnftg5iDKVv3r+JvuX/mzBalUN/J3NsJ0E7AonzAoGBAMYt
/YYm1bl0alL77THd+NI7d9qfRFYkg8+/W4Uqo1XD8t//9457oawKQ8quEB5fonv+
pvnR8/HY5VKQlmrO3e/kgvHCc7hhWiNOmH8GWQ0QlTOEQkFcwe9gc0w3ntY69JrH
nMtzrK5NjhkjoyVHlaAExDTs90CjYicijoI9BqgzAoGBAJlC4foBoWLckpD7/Fk0
8qLn6cH/31morry7zoqDOsskbMmXGqNtf/MX7o5UlZjt7moPUw+QvrdKCshZITw3
RF5C8aDahz4dMsH4BwmWBcun/dy90IFqeCuOgu5Ggj7jrPkcndMHxooAlWJdrrrC
0PUEZF0Qpw6Z+ONVFr0J7nXJAoGAFu41WnNd4WJ99vIdZNq5MqIc4RfykUESW1RZ
45OmaIMOtCpq23qkn0Jky6vOQ6VvKIezjE5luoMNLbt7HAqplVtMZ2rHdvsUsecj
L/dtEFzt1pMkE2oHKopvbM82urUBnnMgSk4tGdHxcik0dFjPED/c7/7HMRx2e+68
rIchIQ8CgYA+0wBpkDIpkK2EEw6GVRHAtJ8amMEpsG2sCE8TkHdhL5Oi0jcLpcoN
R4JPWLDrGEwHXe38b8jfgdl2oe0eQS3mnDFSj82hIjJEgkZDpjVq9M2m8hBLgbV7
eBsJr5dJq6OvULI7clWaRBpFaekUtoxzeozCwK4xEcYKfDdce4aOdA==
-----END RSA PRIVATE KEY-----
$ cat public-key.pem 
-----BEGIN PUBLIC KEY-----
MIIBIjANBgkqhkiG9w0BAQEFAAOCAQ8AMIIBCgKCAQEAvwLN8/7d+VIDVqZ3T1PF
f3fohfhzJkN9ZhGdk+lii4YQ/ywGWwf2pp5786+ZIxCseUUcWRn0flk44rCRwdxb
kPlb+s8dWnLcyggMz71DbcdGxGhAmCMP8XlD/m2Oa7UMyHGnL/JXf3gCSrAmeP7q
MWviSw2MElmkbQxWJ86kY8Lq7PuaLJJ83RdNHiAN5+gRQPAWZxVQAXggae7XUFAw
Yfmtic09JLu5oHmW/1ha82kXReK7tczDCl6B++3I2GsIV3zHo6STENvggTXQtsye
j7Lo+oQekTXpXfalRql5L5WTRYU1I8H/zNy/GFQXQSdzvwQ2k1E5kbol+nUMjrrz
aQIDAQAB
-----END PUBLIC KEY-----

opensslコマンドで暗号化を行ったメッセージをiOSアプリで復号できるかやってみます。

$ echo -n "hogefuga" > msg.bin
$ openssl rsautl -encrypt -pubin -inkey public-key.pem -in msg.bin -out encrypted_msg.bin

作成されたencrypted_msg.binファイルとprivate-key.pemファイルをiOSプロジェクトに追加します。

import SwiftyRSA
do {
    let privatekey:PrivateKey = try PrivateKey(pemNamed: "private-key")
    let url:URL = Bundle.main.url(forResource: "encrypted_msg", withExtension: "bin")!
    let data:Data = try Data(contentsOf: url)
    let encrypted:EncryptedMessage = EncryptedMessage(data: data)
    let decrypted:ClearMessage = try encrypted.decrypted(with: privatekey, padding: .PKCS1)
    print("\(try decrypted.string(encoding: .utf8))")
} catch {
    fatalError()
}

実行結果

hogefuga

参考
公開鍵暗号をプログラムで扱う方法のまとめ - Qiita

swift3 IntegerArithmaticプロトコル

IntegerArithmeticプロトコルを実装するには、以下8つの関数を定義する必要がある。 最初の２つはComparableである。

static func ==(lhs: M, rhs: M) -> Bool
static func <(lhs: M, rhs: M) -> Bool
static func addWithOverflow(_ lhs: M, _ rhs: M) -> (M, overflow: Bool) 
static func subtractWithOverflow(_ lhs: M, _ rhs: M) -> (M, overflow: Bool) 
static func multiplyWithOverflow(_ lhs: M, _ rhs: M) -> (M, overflow: Bool) 
static func divideWithOverflow(_ lhs: M, _ rhs: M) -> (M, overflow: Bool) 
static func remainderWithOverflow(_ lhs: M, _ rhs: M) -> (M, overflow: Bool) 
func toIntMax() -> IntMax

最後の一つはswiftの最大Int(=UInt64)へ変換するものである。 このプロトコルを実装すると以下の５つの演算や関連する演算ができるようになる。

public static func +(lhs: Self, rhs: Self) -> Self
public static func -(lhs: Self, rhs: Self) -> Self
public static func *(lhs: Self, rhs: Self) -> Self
public static func /(lhs: Self, rhs: Self) -> Self
public static func %(lhs: Self, rhs: Self) -> Self

このプロトコルを用いると、通常とは異なる演算規則を持つ整数を作ることができる。 複素整数や桁数が無制限の整数などを自作することができる。

swift3 Comparableプロトロル

Comparableプロトコルを作るには、
static func <(lhs: Even, rhs: Even) -> Bool
static func ==(lhs: Even, rhs: Even) -> Bool
の２つを実装すればよい。

struct M : Comparable 
{
    var val:Int
    
    static func <(lhs: M, rhs: M) -> Bool 
    {
        return lhs.val < rhs.val
    }
    
    static func ==(lhs: M, rhs: M) -> Bool
    {
        return lhs.val == rhs.val
    }
}

let r1 = M(val:1)
let p1 = M(val:2)
assert(r1 < p1)

let r2 = M(val:1)
assert(r1 == r2)

swift3 Collectionプロトコル

Collectionプロトコルを作るには、
startIndexプロパティ,endIndexプロパティ,subscript,index(after:) の４つを実装する必要がある。
Collection - Swift Standard Library | Apple Developer Documentation

ここでは奇数を返すコレクションOddを作ってみた。

struct Odd : Collection {
    var startIndex: Int
    var endIndex: Int
    subscript(i: Int) -> Int {
        return 1 + 2 * i  
    }
    func index(after: Int) -> Int {
        return after + 1
    }
}

let odd = Odd(startIndex:1, endIndex:4)
for i in odd {
    print("\(i)")
}

3
5
7

swift3 Sequenceプロトコル

Sequenceプロトコルの例 ここでは1以上の奇数を順番に返すものを作ってみた。ちなみにIntの範囲を超えるとクラッシュするが気にしないでもらいたい。(^ ^)

struct Odd : Sequence, IteratorProtocol {
    typealias Element = Int
    private var v:Element = 1
    public mutating func next() -> Element? {
        defer { v += 2 }
        return v
    }
}

var odd = Odd()
for _ in 0..<5 {
    print("\(odd.next())")
}

結果

Optional(1)
Optional(3)
Optional(5)
Optional(7)
Optional(9)