面试题：Objective-C 数据加密与安全存储结合下的性能优化及漏洞检测

Question

在使用Objective-C完成数据加密与安全存储方案后，性能可能会受到一定影响。请说明如何对这一方案进行性能优化，同时阐述如何检测可能存在的安全漏洞，比如从加密算法强度、存储机制等方面进行分析，并举例说明相应的优化和检测手段。

Answer 1

性能优化

1. 优化加密算法：
   • 选择高效算法：对于对称加密，AES（高级加密标准）在性能和安全性上有较好平衡，相比DES等旧算法效率更高。例如，使用CCCrypt函数进行AES加密时，配置合适的加密模式和密钥长度。
   • 调整密钥长度：虽然较长密钥提供更高安全性，但也会影响性能。在满足安全需求前提下，适当选择较短密钥长度，如AES - 128相比AES - 256在性能上稍好。
2. 优化存储机制：
   • 减少I/O操作：批量处理数据存储，避免频繁读写文件。例如，将多个小数据块合并为一个大数据块后再进行加密存储，读取时也按批量处理。
   • 使用缓存：在内存中设置缓存，对于频繁访问的加密数据，先从缓存读取，若不存在再从存储介质读取并加密解密后放入缓存。如使用NSCache类来管理缓存。
3. 代码层面优化：
   • 减少不必要计算：在加密和解密过程中，避免重复计算。例如，对于一些固定的初始化操作，只计算一次并保存结果。
   • 优化数据结构：选择合适的数据结构存储加密相关数据。如使用NSMutableData处理可变长度数据，相比NSArray存储二进制数据更高效。

安全漏洞检测

1. 加密算法强度检测：
   • 算法过时检测：定期检查使用的加密算法是否已被破解或过时。例如，DES算法已逐渐被弃用，因其密钥长度较短易受攻击。可以查阅权威安全机构发布的算法推荐列表，如NIST（美国国家标准与技术研究院）的相关文档。
   • 密钥管理检测：检查密钥生成是否足够随机。可使用系统提供的安全随机数生成函数，如SecRandomCopyBytes生成密钥。同时检查密钥存储是否安全，如密钥不应以明文形式存储在易获取的位置，应使用钥匙串（Keychain）存储密钥。
2. 存储机制安全检测：
   • 存储位置安全：检查数据存储位置权限设置，确保只有授权应用能访问。例如，iOS应用数据存储在应用沙盒内，要防止沙盒逃逸攻击。可通过模拟攻击手段检测，如尝试从外部非授权路径访问应用数据。
   • 数据完整性检测：在存储数据时，计算并存储数据的哈希值（如SHA - 256）。读取数据时重新计算哈希值并与存储的哈希值对比，若不一致则说明数据可能被篡改。例如，使用CommonCrypto库计算哈希值。
   • 加密数据传输安全：若涉及加密数据传输，检查是否使用安全协议，如HTTPS。可通过抓包工具（如Charles）检测传输过程中数据是否以明文形式暴露，若使用HTTPS，确保证书有效且未被中间人攻击篡改。