面试题：Swift 安全编程架构设计与加密技术前沿应用

Question

假设你正在设计一个金融级别的 iOS 应用，使用 Swift 语言。从安全编程的角度出发，阐述整个应用架构的安全设计要点，包括但不限于身份验证、数据传输加密、本地数据存储加密等方面。同时，结合当前加密技术的前沿趋势，说明如何在应用中引入零知识证明等新兴加密技术来进一步提升安全性，并给出实现思路（无需完整代码，但需详细设计方案）。

Answer 1

身份验证

1. 多因素身份验证：结合密码、指纹识别（Touch ID）或面部识别（Face ID）。在用户登录时，除了输入密码，还需通过生物识别技术验证，增加身份验证的可靠性。
2. 基于令牌的身份验证：使用 JSON Web Tokens（JWT），在用户登录成功后，服务器返回 JWT。应用在后续请求中携带该令牌，服务器通过验证令牌来确认用户身份，避免每次都传输用户名和密码。
3. 定期重新验证：在应用使用一段时间后（如 24 小时），要求用户重新进行身份验证，以防止会话被劫持后长期滥用。

数据传输加密

1. HTTPS：应用与服务器之间的所有通信都使用 HTTPS 协议。通过 SSL/TLS 加密，保证数据在传输过程中的保密性和完整性。确保服务器的证书是由受信任的证书颁发机构（CA）颁发，防止中间人攻击。
2. 自定义加密层：在 HTTPS 基础上，可以在应用层添加自定义加密。例如，使用对称加密算法（如 AES）对敏感数据进行二次加密，然后再通过 HTTPS 传输。在接收端，先通过 HTTPS 解密，再使用共享密钥对应用层加密的数据进行解密。

本地数据存储加密

1. Keychain：对于敏感信息，如用户密码、加密密钥等，使用 iOS 提供的 Keychain 服务。Keychain 提供了硬件级别的保护，数据存储在安全的硬件区域，并且加密密钥由系统管理，应用无法直接访问。
2. 文件级加密：对于其他本地存储的数据，如用户设置、交易记录等，可以使用加密文件系统（如 iOS 的 Data Protection API）。根据设备的状态（如是否锁定）来控制数据的访问权限，并且对存储的文件进行加密。

引入零知识证明提升安全性

1. 零知识证明原理：零知识证明允许证明者向验证者证明某个陈述是真实的，而无需透露除了该陈述为真之外的任何信息。例如，在金融应用中，用户可以证明自己拥有足够的资金进行交易，而不暴露账户余额等具体信息。
2. 实现思路
   • 身份验证：在用户登录时，使用零知识证明来验证用户身份。用户可以证明自己知道密码（或私钥），而无需将密码发送给服务器。例如，基于离散对数问题构建零知识证明协议，用户通过与服务器交互一系列计算步骤，证明自己拥有与公钥对应的私钥，而不暴露私钥本身。
   • 交易验证：在进行金融交易时，用户可以使用零知识证明来证明交易的合法性。比如，证明自己有足够的资金且该资金来源合法，而不透露具体的账户信息。可以采用基于区块链的零知识证明方案，将交易信息构建成零知识证明结构，在链上进行验证，既保证交易的公开透明性，又保护用户的隐私。
   • 技术选型：可以选择已有的零知识证明库，如 ZoKrates、Circom 等。在 iOS 应用中集成这些库，通过桥接（如使用 Swift 与 C++ 混编）的方式，将零知识证明的计算逻辑集成到应用中。在服务器端，同样使用相应的库来验证零知识证明的有效性。