在IOS中使用DES算法對Sqlite

數據庫進行內容加密存儲並讀取解密

涉及知識點：

　　1、DES加密算法；

　　2、OC對Sqlite數據庫的讀寫；

　　3、IOS APP文件存儲的兩種方式及讀取方式。

 

以下是各個知識點的講解：

　　1、DES算法詳述

　　DES算法把64位的明文輸入塊變為64位的密文輸出塊，它所使用的密鑰也是64位,其功能是把輸入的64位數據塊按位重新組合，並把輸出分為L0、R0兩部分，每部分各長32位，其置換規則見下表：

58,50,12,34,26,18,10,2,60,52,44,36,28,20,12,4,
　　62,54,46,38,30,22,14,6,64,56,48,40,32,24,16,8,
　　57,49,41,33,25,17, 9,1,59,51,43,35,27,19,11,3,
　　61,53,45,37,29,21,13,5,63,55,47,39,31,23,15,7,

　　即將輸入的第58位換到第一位，第50位換到第2位，...，依此類推，最後一位是原來的第7位。L0、R0則是換位輸出後的兩部分，L0是輸出的左32位，R0 是右32位，例：設置換前的輸入值為D1D2D3......D64，則經過初始置換後的結果為：L0=D550...D8；R0=D57D49...D7。

　　經過26次迭代運算後。得到L16、R16，將此作為輸入，進行逆置換，即得到密文輸出。逆置換正好是初始置的逆運算，例如，第1位經過初始置換後，處於第40位，而通過逆置換，又將第40位換回到第1位，其逆置換規則如下表所示：

　　40,8,48,16,56,24,64,32,39,7,47,15,55,23,63,31,
　　38,6,46,14,54,22,62,30,37,5,45,13,53,21,61,29,
　　36,4,44,12,52,20,60,28,35,3,43,11,51,19,59,27,
　　34,2,42,10,50,18,58 26,33,1,41, 9,49,17,57,25,

放大換位表

　　32, 1, 2, 3, 4, 5, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 8, 9, 10,11,
　　12,13,12,13,14,15,16,17,16,17,18,19,20,21,20,21,
　　22,23,24,25,24,25,26,27,28,29,28,29,30,31,32, 1,

單純換位表

　　16,7,20,21,29,12,28,17, 1,15,23,26, 5,18,31,10,
　　2,8,24,14,32,27, 3, 9,19,13,30, 6,22,11, 4,25,

　　在f(Ri,Ki)算法描述圖中，S1,S2...S8為選擇函數，其功能是把6bit數據變為4bit數據。下面給出選擇函數Si(i=1,2......8)的功能表：
選擇函數Si

S1:
　　14,4,13,1,2,15,11,8,3,10,6,12,5,9,0,7,
　　0,15,7,4,14,2,13,1,10,6,12,11,9,5,3,8,
　　4,1,14,8,13,6,2,11,15,12,9,7,3,10,5,0,
　　15,12,8,2,4,9,1,7,5,11,3,14,10,0,6,13,
S2:
　　15,1,8,14,6,11,3,4,9,7,2,13,12,0,5,10,
　　3,13,4,7,15,2,8,14,12,0,1,10,6,9,11,5,
　　0,14,7,11,10,4,13,1,5,8,12,6,9,3,2,15,
　　13,8,10,1,3,15,4,2,11,6,7,12,0,5,14,9,
S3:
　　10,0,9,14,6,3,15,5,1,13,12,7,11,4,2,8,
　　13,7,0,9,3,4,6,10,2,8,5,14,12,11,15,1,
　　13,6,4,9,8,15,3,0,11,1,2,12,5,10,14,7,
　　1,10,13,0,6,9,8,7,4,15,14,3,11,5,2,12,
S4:
　　7,13,14,3,0,6,9,10,1,2,8,5,11,12,4,15,
　　13,8,11,5,6,15,0,3,4,7,2,12,1,10,14,9,
　　10,6,9,0,12,11,7,13,15,1,3,14,5,2,8,4,
　　3,15,0,6,10,1,13,8,9,4,5,11,12,7,2,14,
S5:
　　2,12,4,1,7,10,11,6,8,5,3,15,13,0,14,9,
　　14,11,2,12,4,7,13,1,5,0,15,10,3,9,8,6,
　　4,2,1,11,10,13,7,8,15,9,12,5,6,3,0,14,
　　11,8,12,7,1,14,2,13,6,15,0,9,10,4,5,3,
S6:
　　12,1,10,15,9,2,6,8,0,13,3,4,14,7,5,11,
　　10,15,4,2,7,12,9,5,6,1,13,14,0,11,3,8,
　　9,14,15,5,2,8,12,3,7,0,4,10,1,13,11,6,
　　4,3,2,12,9,5,15,10,11,14,1,7,6,0,8,13,
S7:
　　4,11,2,14,15,0,8,13,3,12,9,7,5,10,6,1,
　　13,0,11,7,4,9,1,10,14,3,5,12,2,15,8,6,
　　1,4,11,13,12,3,7,14,10,15,6,8,0,5,9,2,
　　6,11,13,8,1,4,10,7,9,5,0,15,14,2,3,12,
S8:
　　13,2,8,4,6,15,11,1,10,9,3,14,5,0,12,7,
　　1,15,13,8,10,3,7,4,12,5,6,11,0,14,9,2,
　　7,11,4,1,9,12,14,2,0,6,10,13,15,3,5,8,
　　2,1,14,7,4,10,8,13,15,12,9,0,3,5,6,11,

在此以S1為例說明其功能，我們可以看到：在S1中，共有4行數據，命名為0，1、2、3行；每行有16列，命名為0、1、2、3，......，14、15列。

　　現設輸入為： D＝D1D2D3D4D5D6
令：列＝D2D3D4D5
　　行＝D1D6

　　然後在S1表中查得對應的數，以4位二進製表示，此即為選擇函數S1的輸出。下面給出子密鑰Ki(48bit)的生成算法

　　從子密鑰Ki的生成算法描述圖中我們可以看到：初始Key值為64位，但DES算法規定，其中第8、16、......64位是奇偶校驗位，不參與DES運算。故Key 實際可用位數便只有56位。即：經過縮小選擇換位表1的變換後，Key 的位數由64 位變成了56位，此56位分為C0、D0兩部分，各28位，然後分別進行第1次循環左移，得到C1、D1，將C1（28位）、D1（28位）合併得到56位，再經過縮小選擇換位2，從而便得到了密鑰K0（48位）。依此類推，便可得到K1、K2、......、K15，不過需要注意的是，16次循環左移對應的左移位數要依據下述規則進行：

循環左移位數
1,1,2,2,2,2,2,2,1,2,2,2,2,2,2,1
　　以上介紹了DES算法的加密過程。DES算法的解密過程是一樣的，區別僅僅在於第一次迭代時用子密鑰K15，第二次K14、......，最後一次用K0，算法本身並沒有任何變化。
DES算法具有極高安全性，到目前為止，除了用窮舉搜索法對DES算法進行攻擊外，還沒有發現更有效的辦法。而56位長的密鑰的窮舉空間為256，這意味著如果一台計算機的速度是每一秒種檢測一百萬個密鑰，則它搜索完全部密鑰就需要將近2285年的時間，可見，這是難以實現的，當然，隨著科學技術的發展，當出現超高速計算機後，我們可考慮把DES密鑰的長度再增長一些，以此來達到更高的保密程度。

 

2、oc對Sqlite數據庫的讀寫操作語句：

對數據庫的讀寫往往設計數據庫的創建，打開，以及增刪改查，在使用OC對Sqlite的以上幾種操作代碼是用字符串包裝的sql語句，具體使用見代碼。

 

3、APP中數據、文件的存儲有兩種方式，第一種是關於軟件本身的數據和文件，可以直接放在軟件的結構框架中，也就是頭文件和.m文件所在的樹中，也可以放在沙盒中，兩種讀取方式不一樣，放在結構樹中的只能讀，不能寫入，而放在沙盒中的可以進行讀寫操作，所以涉及用戶要修改的東西、或者軟件經過用戶使用之後會修改的東西要放在沙盒中。據圖兩種讀寫方式見代碼。

 

以下代碼實現的功能是把存放在結構樹中的Sqlite數據庫進行讀取，並對除了id和use之外的所有內容使用del算法進行加密，加密後的按照數據庫原先的結構存放在沙盒中新建的數據庫中，如果需要讀取，可以通過查詢id和use進行讀取並對其他字段使用des 加密算法進行解密。

 #import "ViewController.h"
 #import "jiami.h"
 #include "FMDatabase.h"
 @interface ViewController (){
     FMDatabase *mydb;
     FMDatabase *mydbins;
     NSString *key;
     jiami *secret;
     UIButton *myBtn;
     UITextField *textField;
 }
 
 @end
 
 @implementation ViewController
 
 - (void)viewDidLoad {
     [super viewDidLoad];
 //   創建加密實體，以後使用實體調用加密方法，要加密的字符串和key以參數的方式傳入
     key = @"secret";
      secret= [[jiami alloc]init];
     
     
 //    讀取文件結構中的數據庫
     NSString *bundlePath = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:@"meridianPoint" ofType:@"sqlite"];
     mydbins = [[FMDatabase alloc]initWithPath:bundlePath];
     
 
     
     
 //    在沙盒中創建數據庫
 //    創建路徑
     NSString *documentsPath = [NSHomeDirectory() stringByAppendingString:@"/Documents/mydb.sqlite"];
 //    創建數據庫
     mydb = [[FMDatabase alloc]initWithPath:documentsPath];
 //    創建表的語句
     NSString *tablecreate = @"create table if not exists mytable(id text primary key,meridian_id text,name text,property1_id text,property2_id text,property3_id text,use text,position text,dissection text,indications text,synergy text,acupuncture text,note text,x text,y text,dict text,py_name text,meridian_text text,GB text)";
 //    打開數據庫，並使用創建表的語句創建表，創建完成後返回一個bool值，根據bool值判斷是否創建成功
     if ([mydb open]) {
         BOOL yesOrNo = [mydb executeUpdate:tablecreate];
         if (yesOrNo) {
             NSLog(@"sucess");
         }else{
             NSLog(@"fail");
         }
 //       操作完成後要關閉數據庫
         [mydb close];
     }
     
     
     
 //    打開要操作的兩個數據庫
     if ([mydbins open]&&[mydb open]) {
         for (int i =0; i<363; i++) {
             
 //        查詢語句的創建
             NSString *sqlString=[NSString stringWithFormat:@"select * from acupoint_cn where id = %d",i];
 //        查詢並把查詢的結果賦值給結果集
             FMResultSet *result = [mydbins executeQuery:sqlString];
             
             
             while ([result next]) {
 //                讀取查詢到的記錄的每個字段
                 NSString *idd            = [result stringForColumn:@"id"];
                 NSString *meridian_idd   = [result stringForColumn:@"meridian_id"];
                 NSString *named          = [result stringForColumn:@"name"];
                 NSString *property1_idd  = [result stringForColumn:@"property1_id"];
                 NSString *property2_idd  = [result stringForColumn:@"property2_id"];
                 NSString *property3_idd  = [result stringForColumn:@"property3_id"];
                 NSString *positiond      = [result stringForColumn:@"position"];
                 NSString *use            = [result stringForColumn:@"use"];
                 NSString *dissectiond    = [result stringForColumn:@"dissection"];
                 NSString *indicationsd   = [result stringForColumn:@"indications"];
                 NSString *synergyd       = [result stringForColumn:@"synergy"];
                 NSString *acupunctured   = [result stringForColumn:@"acupuncture"];
                 NSString *xd             = [result stringForColumn:@"x"];
                 NSString *yd             = [result stringForColumn:@"y"];
                 NSString *noted          = [result stringForColumn:@"note"];
                 NSString *py_named       = [result stringForColumn:@"py_name"];
                 NSString *dictd          = [result stringForColumn:@"dict"];
                 NSString *meridian_textd = [result stringForColumn:@"meridian_text"];
                 NSString *GBd            = [result stringForColumn:@"GB"];
                 
 //                對除了id和use的字段進行加密
                 NSString *meridian_id    = [secret encryptUseDES:meridian_idd key:key];
                 NSString *name           = [secret encryptUseDES:named key:key];
                 NSString *property1_id   = [secret encryptUseDES:property1_idd key:key];
                 NSString *property2_id   = [secret encryptUseDES:property2_idd key:key];
                 NSString *property3_id   = [secret encryptUseDES:property3_idd key:key];
                 NSString *position       = [secret encryptUseDES:positiond key:key];
                 NSString *dissection     = [secret encryptUseDES:dissectiond key:key];
                 NSString *indications    = [secret encryptUseDES:indicationsd key:key];
                 NSString *synergy        = [secret encryptUseDES:synergyd key:key];
                 NSString *acupuncture    = [secret encryptUseDES:acupunctured key:key];
                 NSString *x              = [secret encryptUseDES:xd key:key];
                 NSString *y              = [secret encryptUseDES:yd key:key];
                 NSString *note           = [secret encryptUseDES:noted key:key];
                 NSString *py_name        = [secret encryptUseDES:py_named key:key];
                 NSString *dict           = [secret encryptUseDES:dictd key:key];
                 NSString *meridian_text  = [secret encryptUseDES:meridian_textd key:key];
                 NSString *GB             = [secret encryptUseDES:GBd key:key];
 
 //                把加密後的數據存入沙盒中的數據庫，使用insert into語句
                 [mydb executeUpdate:@"insert into mytable(id, meridian_id,name,property1_id,property2_id,property3_id,use,position,dissection,indications ,synergy,acupuncture,note,x,y,dict,py_name,meridian_text,GB) values(?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?)",idd,meridian_id,name,property1_id,property2_id,property3_id,use,position,dissection,indications,synergy,acupuncture,note,x,y,dict,py_name,meridian_text,GB];
             
                 
             }
         
         
         }
 //        操作完成後關閉兩個數據庫
         [mydbins close];
         [mydb close];
         
     }
    
     
 //    button
         myBtn= [[UIButton alloc]initWithFrame:CGRectMake(150, 300, 114, 50)];
         myBtn.backgroundColor = [UIColor orangeColor];
         myBtn.layer.cornerRadius = 20;
         myBtn.layer.masksToBounds = YES;
         myBtn.enabled = YES;
         [myBtn setTitle:@"開始按鈕" forState:UIControlStateNormal];
         [myBtn addTarget:self action:@selector(myBtnAction:) forControlEvents:UIControlEventTouchUpInside];
         [self.view addSubview:myBtn];
     
     
 //    textfield
         textField = [[UITextField alloc]initWithFrame:CGRectMake(100, 100, 214, 100)];
         [textField setBackgroundColor:[UIColor lightGrayColor]];
         textField.placeholder = @"請輸入要查詢的病症";
         [self.view addSubview:textField];
     
 }
 
 
 
 //點擊按鈕時進行查詢（此功能未完善）
 -(void)myBtnAction :(UIButton*)sender{
     if ([mydb open]) {
      
         FMResultSet *result = [mydb executeQuery:@"select * from mytable where use like ?%",textField.text];
         while ([result next]) {
             NSString *use = [result stringForColumn:@"use"];
 //            NSString *useunsecret = [secret decryptUseDES:use key:key];
             textField.text = use;
         }
         [mydb close];
     }
 }
 
 
 //文本輸入框輸入完成後，點擊其他地方收回鍵盤
 -(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
     [textField resignFirstResponder];
 }
 
 
 @end

 

 

 

需要注意的地方：

1、打開數據庫並進行操作使用以下語句，在打開時使用判斷，如果未打開則提示未打開的原因，如果打開了，進行完操作後一定要關閉數據庫:

 if([數據庫名 open]){
     操作語句;
     操作語句;
     操作語句;
     ......
     
     
     [數據庫名 close];
     
 }else{
 
     NSLog(@"數據庫因。。。未打開");
 
 }

 

2、查詢語句的結果為一個集合，需要使用如下語句去讀取集合中的內容，如果想讀取其他字段的內容，只需要把下面代碼中的id換成對應的字段即可：

 //        查詢語句的創建
             NSString *sqlString=[NSString stringWithFormat:@"select * from acupoint_cn where id = %d",i];
 //        查詢並把查詢的結果賦值給結果集
             FMResultSet *result = [mydbins executeQuery:sqlString];
             
             
             while ([result next]) {
 //                讀取查詢到的記錄的每個字段
                 NSString *idd            = [result stringForColumn:@"id"];
             }

 

3、可以把查詢語句直接作為executeQuery的參數，但這樣有時候在做格式替換的時候比較麻煩，比如下面代碼中i是for循環的變量，比較簡單且不容易出錯的做法是先構建一個字符串，然後把這個字符串當作executeQuery的參數。

//        查詢語句的創建
            NSString *sqlString=[NSString stringWithFormat:@"select * from acupoint_cn where id = %d",i];
//        查詢並把查詢的結果賦值給結果集
            FMResultSet *result = [mydbins executeQuery:sqlString];