nodejs中各種加密算法的實(shí)現(xiàn)詳解

更新時(shí)間：2019年07月11日 11:32:17 作者：小黎也

這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于nodejs中各種加密算法的實(shí)現(xiàn)方法，文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對(duì)大家學(xué)習(xí)或者使用nodejs具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，需要的朋友們下面來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

前言

在大前端的趨勢(shì)下，前端er也要懂點(diǎn)數(shù)據(jù)加密相關(guān)的知識(shí)才行，加密算法的實(shí)現(xiàn)和原理我們可以不用深究，畢竟加密是一門高深的學(xué)科，但是基本的加密方式和編碼還是要掌握的，畢竟沒吃過豬肉，豬跑還是見過的嘛。

我對(duì)常見的幾種加密和簽名的算法做個(gè)歸納，同時(shí)附上 nodejs 的編碼實(shí)現(xiàn)。

加密算法

為了保證數(shù)據(jù)的安全性和防篡改，很多數(shù)據(jù)在傳輸中都進(jìn)行了加密。舉個(gè)場景的栗子，最近很多網(wǎng)站都升級(jí)到 https 協(xié)議， https 協(xié)議就是使用了非對(duì)稱加密和hash簽名，還有 github 使用的 ssh ，也是非對(duì)稱加密。還有大部分登錄時(shí)密碼采用的 MD5 加密等等。

加密可分為三大類，對(duì)稱加密和非對(duì)稱加密，還有摘要算法，我們一一展開。

對(duì)稱加密

引用百科的描述:

采用單鑰密碼系統(tǒng)的加密方法，同一個(gè)密鑰可以同時(shí)用作信息的加密和解密，這種加密方法稱為對(duì)稱加密，也稱為單密鑰加密。

對(duì)稱加密很好理解，就好比我把我家的鑰匙給你，你要來我家，直接用這把鑰匙開門就行。

對(duì)稱加密目前主流的有 AES 和 DES ， AES 是新一代的標(biāo)準(zhǔn)，速度快，安全級(jí)別更高。

AES

AES的加密模式有五種：CBC、ECB、CTR、OCF、CFB

ECB：電子密本方式，需要一個(gè)密鑰即可，特點(diǎn)是簡單，利于并行計(jì)算。
CBC：密文分組鏈接方式，除了需要一個(gè)密鑰之外，還需要一個(gè)向量，向量的作用也是用于數(shù)據(jù)的加密，所以這個(gè)的安全性要好于 ECB
CTR、OCF、CFB：具體算法的實(shí)現(xiàn)方式不一樣，優(yōu)缺點(diǎn)也各不相同，而這幾個(gè)都同 CBC 一樣，都需要密鑰和向量。

AES 有三種長度 128位、192位、256位，這三種的區(qū)別，主要來自于密鑰的長度，16字節(jié)密鑰=128位，24字節(jié)密鑰=192位，32字節(jié)密鑰=256位。如下表格：

長度	密鑰長度	向量長度
128位	16	16
192位	24	16
256位	32	16

DES

加密默認(rèn)與 AES 相同，也有五種模式，除了 ECB 只需要密鑰，其他模式需要密鑰和向量。

與 AES 不同的是， DES 的密鑰長度只有8字節(jié)，向量也是8字節(jié)。

編碼實(shí)現(xiàn)

在 nodejs 中的實(shí)現(xiàn)

/**
 * @description 
 * 對(duì)稱加密
 * @param {*} data 加密數(shù)據(jù)
 * @param {*} algorithm 加密算法
 * @param {*} key 密鑰
 * @param {*} iv 向量
 * @returns
 */
function cipherivEncrypt(data, algorithm, key, iv) {
 const cipheriv = crypto.createCipheriv(algorithm, key, iv)
 let encrypted = cipheriv.update(data, 'utf8', 'hex');
 encrypted += cipheriv.final('hex');
 return encrypted
}

/**
 * @description
 * 對(duì)稱解密
 * @param {*} data 解密數(shù)據(jù)
 * @param {*} algorithm 解密算法
 * @param {*} key 密鑰
 * @param {*} iv 向量
 * @returns
 */
function cipherivDecrypt(data, algorithm, key, iv) {
 const decipher = crypto.createDecipheriv(algorithm, key, iv);
 let decrypted = decipher.update(data, 'hex', 'utf8');
 decrypted += decipher.final('utf8');
 return decrypted
}

使用官方提供 crypto 庫來實(shí)現(xiàn)加解密，上面的代碼中加密后輸出的是 16 進(jìn)制的字符串，大家可以根據(jù)具體情況換成其他格式的數(shù)據(jù)。

調(diào)用方式如下

// AES對(duì)稱加解密
const str = 'xiaoliye';
const key = 'aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa'; // 24
const iv = 'aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa'; // 24
const cipherAesText = cipherivEncrypt(str, 'aes-192-cfb', key,iv)
const resultText = cipherivDecrypt(cipherAesText, 'aes-192-cfb', key,iv)
console.log(resultText === str) // true

// DES對(duì)稱加解密
const str = 'xiaoliye';
const key = 'aaaaaaaa'; //8
const iv = 'aaaaaaaa'; //8
const cipherAesText = cipherivEncrypt(str, 'des-cfb', key,iv)
const resultText = cipherivDecrypt(cipherAesText, 'des-cfb', key,iv)
console.log(resultText === str) / true

非對(duì)稱加密

非對(duì)稱加密，有兩把鑰匙，公鑰和私鑰，如下圖：

公鑰是可以公開對(duì)外，私鑰就是自個(gè)的，不可泄露。因?yàn)橛袃蓚€(gè)密鑰，非對(duì)稱加密這個(gè)名字就是這么由來的。

發(fā)送方用接收方公開對(duì)外的公鑰進(jìn)行加密，接收方收到數(shù)據(jù)后，用私鑰進(jìn)行解密，業(yè)務(wù)處理完后，用私鑰給需要回傳的數(shù)據(jù)加密，收到數(shù)據(jù)的一方在用公鑰解密。

這個(gè)過程就是非對(duì)稱加解密，簡單理解就是公鑰加密的數(shù)據(jù)，用私鑰解密；私鑰加密的數(shù)據(jù)，用公鑰解密。

非對(duì)稱加密與對(duì)稱加密相比，安全性要高很多。對(duì)于對(duì)稱加密，密鑰鑰匙被某一方不小心泄露了，那秘文就有可能被破解和篡改。而非對(duì)稱加密，公鑰隨意流通，只要頒發(fā)密鑰的一方好好把私鑰保管好，安全性是妥妥的。

編碼實(shí)現(xiàn)

我們來看 node 中的編碼實(shí)現(xiàn)，還是使用官方提供的 crypto 庫

加解密函數(shù)接收的數(shù)據(jù)是 Buffer 類型，(關(guān)于 Buffer 的介紹，不了解的朋友可以看下這篇二進(jìn)制與Buffer)，所以需要約定好接收和輸出的數(shù)據(jù)類型。
參數(shù) padding 是填充方式，有這么幾種 crypto.constants.RSA_NO_PADDING, crypto.constants.RSA_PKCS1_PADDING, crypto.constants.RSA_PKCS1_OAEP_PADDING，因?yàn)闆]有深入研究過，就不展開啦，不過有一點(diǎn)，加密和解密的填充方式必須是要一致的。

const constants = require('constants')
const crypto = require('crypto')

/**
 * @description
 * 公鑰加密數(shù)據(jù)
 * @param {*} data 待加密數(shù)據(jù)
 * @param {*} publicKey 公鑰
 * @param {*} inputEncoding 加密數(shù)據(jù)類型
 * @param {*} outputEncoding 輸出的數(shù)據(jù)類型
 * @param {*} padding 填充方式
 * @returns
 */
function publicEncrypt(data, publicKey, inputEncoding, outputEncoding, padding) {
 const encryptText = crypto.publicEncrypt({
  key: publicKey,
  padding: padding || constants.RSA_PKCS1_PADDING
 }, Buffer.from(data, inputEncoding));

 return encryptText.toString(outputEncoding);
}

/**
 * @description
 * 公鑰解密數(shù)據(jù)
 * @param {*} data 待解密數(shù)據(jù)
 * @param {*} publicKey 公鑰
 * @param {*} inputEncoding 解密數(shù)據(jù)類型
 * @param {*} outputEncoding 輸出的數(shù)據(jù)類型
 * @param {*} padding 填充方式
 * @returns
 */
function publicDecrypt(data, publicKey, inputEncoding, outputEncoding, padding) {
 let decryptText = '';
 const decryptText = crypto.publicDecrypt({
  key: publicKey,
  padding: padding || constants.RSA_PKCS1_PADDING
 }, Buffer.from(data, inputEncoding));

 return decryptText.toString(outputEncoding);
}

/**
 * @description
 * 私鑰加密數(shù)據(jù)
 * @param {*} data 待加密數(shù)據(jù)
 * @param {*} privateKey 私鑰
 * @param {*} inputEncoding 加密數(shù)據(jù)類型
 * @param {*} outputEncoding 輸出的數(shù)據(jù)類型
 * @param {*} padding 填充方式
 * @returns
 */
function privateEncrypt(data, privateKey, inputEncoding, outputEncoding, padding) {
 const encryptText = crypto.privateEncrypt({
  key: privateKey,
  padding: padding || constants.RSA_PKCS1_PADDING
 }, Buffer.from(data, inputEncoding));

 return encryptText.toString(outputEncoding);
}

/**
 * @description
 * 私鑰解密數(shù)據(jù)
 * @param {*} data 待解密數(shù)據(jù)
 * @param {*} privateKey 私鑰
 * @param {*} inputEncoding 解密數(shù)據(jù)類型
 * @param {*} outputEncoding 輸出的數(shù)據(jù)類型
 * @param {*} padding 填充方式
 * @returns
 */
function privateDecrypt(data, privateKey, inputEncoding, outputEncoding, padding) {
 const decryptText = crypto.privateDecrypt({
  key: privateKey,
  padding: padding || constants.RSA_PKCS1_PADDING
 }, Buffer.from(data, inputEncoding));
 return decryptText.toString(outputEncoding);
}

有四個(gè)函數(shù)，分別是公鑰的加解密和私鑰的加解密，我們看下如何使用，示例中是我自己生成的密鑰對(duì)，大家可以自行替換

const rsaPublicKey = `-----BEGIN PUBLIC KEY-----
MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQCncWDMXEToSxtGQCmWY2ywl5CQ
tb81PXYZch4v5M8MNUZPpcmf+VDXQbuWqqTqV/tY7rLviu/BAkFbX9NiFCapF5lP
siVwSGWJQwq0S/++RCwB6yFVEzOKL25jANRBVNwmSOzojveCStYPcEs5Q829ld68
9TzluDDqUS69dTHGkQIDAQAB
-----END PUBLIC KEY-----`

const rsaPrivateKey = `-----BEGIN PRIVATE KEY-----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-----END PRIVATE KEY-----
`

const str = 'xiaoliye'
const cipherText = publicEncrypt(str, rsaPublicKey, 'utf8', 'hex') // 公鑰加密
const decryptText = privateDecrypt(cipherText, rsaPrivateKey, 'hex', 'utf8') // 私鑰解密
console.log(str === decryptText) // true

const cipherTextPrivate = privateEncrypt(str,rsaPrivateKey,'utf8', 'hex') // 私鑰加密
const decryptTextPublic = publicDecrypt(cipherTextPrivate,rsaPublicKey, 'hex', 'utf8') // 公鑰解密
console.log(str === decryptTextPublic) // true

密鑰生成方式

網(wǎng)上有很多工具可以一鍵生成配對(duì)的公鑰和私鑰，淘寶、微信都有提供相關(guān)工具，或者使用 OpenSSL 生成也可以。

摘要算法（HASH）

把任意長度的輸入，根據(jù)算法生成一串固定長度的偽隨機(jī)數(shù)，這一算法就是摘要算法，它有這么幾個(gè)特點(diǎn)

不需要密鑰，加密出來的數(shù)據(jù)無法被解密，具有不可逆性。
生成的摘要長度是固定的，與輸入無關(guān)。
相同的輸入，使用相同的實(shí)現(xiàn)，生成的摘要一定相同；不同的輸入，生成的摘要是大相徑庭的，即，不會(huì)發(fā)生碰撞。

根據(jù)這些特點(diǎn)，摘要算法通常用于生成簽名，用來驗(yàn)證數(shù)據(jù)的完整性。

還有用戶密碼的存儲(chǔ)，如今密碼的存儲(chǔ)主流的方式，就是使用摘要算法生成唯一的標(biāo)識(shí)，為了保證安全性，通常在生成摘要后再加上一串隨機(jī)數(shù)(加鹽salt)，在來hash一次。

目前主流的實(shí)現(xiàn)有 MD5 和 SHA-2 ， MD5 生成的摘要是 32 字節(jié)， sha256 生成的摘要是 64 字節(jié)。

編碼實(shí)現(xiàn)

仍然是使用官方提供的 crypto 庫

/**
 * @description
 * md5
 * @param {*} data
 * @returns
 */
function md5(data){
 const hash = crypto.createHash('md5');
 return hash.update(data).digest('hex');
}

/**
 * @description
 * sha256
 * @param {*} data
 * @returns
 */
function sha256(data){
 const hash = crypto.createHash('sha256');
 return hash.update(data).digest('hex');
}

console.log(md5('asdf')) // 912ec803b2ce49e4a541068d495ab570
console.log(sha256('asdf')) // f0e4c2f76c58916ec258f246851bea091d14d4247a2fc3e18694461b1816e13b

小結(jié)

涉及加密的活一般是后臺(tái)開發(fā)干的，但前端靚仔懂點(diǎn)加密，會(huì)讓自己酷酷的~

小伙伴們還有遇到啥其他加密的方式，歡迎一起交流啊~

好了，以上就是這篇文章的全部內(nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，謝謝大家對(duì)腳本之家的支持。

您可能感興趣的文章: