crypto 模塊的作用

在 Node.js 中，crypto 模塊提供了多種加密功能，包括哈希、對稱加密、非對稱加密和數(shù)字簽名等。通過 crypto 模塊，可以進行各種加密和解密操作，保護敏感數(shù)據(jù)的安全性。

crypto 模塊

1. 哈希算法（Hashing）

哈希函數(shù)（如 SHA、MD5 等）用于將輸入數(shù)據(jù)映射為一個固定長度的字符串（哈希值）。它是單向的，不可逆的，通常用于數(shù)據(jù)完整性驗證。

• createHash(algorithm)：創(chuàng)建一個哈希對象，algorithm指定使用的哈希算法（例如'sha256','md5'）。
• update(data)：向哈希對象添加數(shù)據(jù)，可以調(diào)用多次。
• digest(encoding)：返回哈希值，encoding可以是'hex'、'base64'或'binary'。

示例：生成 SHA-256 哈希值

const hash = crypto.createHash('sha256');
hash.update('Hello, world!');
const result = hash.digest('hex');
console.log(result);  // 輸出 SHA-256 哈希值

2、加密與解密（Encryption and Decryption）

對稱加密

對稱加密使用相同的密鑰進行加密和解密。crypto 模塊支持多種對稱加密算法，如 AES（AES-128、AES-256）等。

• createCipheriv(algorithm, key, iv)：創(chuàng)建加密對象，algorithm是加密算法，key是密鑰，iv是初始化向量（IV）。
• update(data, inputEncoding, outputEncoding)：將明文數(shù)據(jù)輸入并指定編碼，返回加密數(shù)據(jù)。
• final(outputEncoding)：返回最后的加密數(shù)據(jù)。

示例：使用 AES-256-CBC 加密和解密

const algorithm = 'aes-256-cbc';
const key = crypto.randomBytes(32);  // 32 字節(jié)的密鑰
const iv = crypto.randomBytes(16);   // 16 字節(jié)的初始化向量
// 加密
const cipher = crypto.createCipheriv(algorithm, key, iv);
let encrypted = cipher.update('Hello, world!', 'utf8', 'hex');
encrypted += cipher.final('hex');
console.log('Encrypted:', encrypted);
// 解密
const decipher = crypto.createDecipheriv(algorithm, key, iv);
let decrypted = decipher.update(encrypted, 'hex', 'utf8');
decrypted += decipher.final('utf8');
console.log('Decrypted:', decrypted);

非對稱加密

非對稱加密使用一對密鑰——公鑰和私鑰。公鑰用于加密，私鑰用于解密。

• generateKeyPairSync(type, options)：同步生成公鑰和私鑰對，type指定密鑰類型（如'rsa'），options指定密鑰的參數(shù)。
• publicEncrypt(publicKey, data)：使用公鑰對數(shù)據(jù)進行加密。
• privateDecrypt(privateKey, data)：使用私鑰對數(shù)據(jù)進行解密。

示例：使用 RSA 非對稱加密

const { publicKey, privateKey } = crypto.generateKeyPairSync('rsa', {
  modulusLength: 2048,  // 公鑰的位數(shù)
});
// 使用公鑰加密
const encrypted = crypto.publicEncrypt(publicKey, Buffer.from('Hello, world!'));
console.log('Encrypted:', encrypted.toString('hex'));
// 使用私鑰解密
const decrypted = crypto.privateDecrypt(privateKey, encrypted);
console.log('Decrypted:', decrypted.toString());

3. HMAC（Hash-based Message Authentication Code）

HMAC 是一種基于哈希的消息認證碼，用于驗證消息的完整性和真實性。它結(jié)合了哈希函數(shù)和密鑰，能夠防止中間人攻擊。

• createHmac(algorithm, key)：創(chuàng)建 HMAC 對象，algorithm指定哈希算法（如'sha256'），key是密鑰。
• update(data)：向 HMAC 對象輸入數(shù)據(jù)。
• digest(encoding)：返回 HMAC 的結(jié)果，通常是'hex'或'base64'編碼。

示例：生成 HMAC

const secret = 'my-secret-key';
const hmac = crypto.createHmac('sha256', secret);
hmac.update('Hello, world!');
const result = hmac.digest('hex');
console.log('HMAC:', result);

4. 隨機數(shù)生成（Random Number Generation）

crypto 提供了生成安全隨機數(shù)的功能，用于生成隨機密碼、令牌等。

• randomBytes(size)：生成指定字節(jié)數(shù)的隨機數(shù)據(jù)。

示例：生成隨機字節(jié)

const randomBytes = crypto.randomBytes(16);  // 生成16個隨機字節(jié)
console.log(randomBytes.toString('hex'));   // 輸出十六進制字符串

5. 數(shù)字簽名（Digital Signature）

數(shù)字簽名用于驗證數(shù)據(jù)的完整性和身份認證，通常用于公鑰基礎(chǔ)設(shè)施（PKI）中。它使用私鑰對數(shù)據(jù)簽名，使用公鑰驗證簽名。

• createSign(algorithm)：創(chuàng)建一個簽名對象，algorithm指定哈希算法。
• createVerify(algorithm)：創(chuàng)建一個驗證簽名對象，algorithm指定哈希算法。
• sign(privateKey, encoding)：使用私鑰對數(shù)據(jù)進行簽名。
• verify(publicKey, signature, encoding)：使用公鑰驗證簽名。

示例：生成簽名

const { privateKey, publicKey } = crypto.generateKeyPairSync('rsa', {
  modulusLength: 2048,
});
// 生成簽名
const sign = crypto.createSign('SHA256');
sign.update('Hello, world!');
const signature = sign.sign(privateKey, 'hex');
console.log('Signature:', signature);
// 驗證簽名
const verify = crypto.createVerify('SHA256');
verify.update('Hello, world!');
const isVerified = verify.verify(publicKey, signature, 'hex');
console.log('Verified:', isVerified);  // true 或 false

6. 密鑰對生成（Key Pair Generation）

非對稱加密中，公鑰和私鑰的生成可以通過 crypto.generateKeyPairSync 方法。

• generateKeyPairSync(type, options)：生成公鑰和私鑰對，type指定加密算法類型（如'rsa'），options包含密鑰的相關(guān)參數(shù)。
• export(options)：將密鑰導(dǎo)出為 PEM 格式。

示例：生成 RSA 密鑰對

const { privateKey, publicKey } = crypto.generateKeyPairSync('rsa', {
  modulusLength: 2048,
});
console.log('Private Key:', privateKey.export({ type: 'pkcs1', format: 'pem' }));
console.log('Public Key:', publicKey.export({ type: 'pkcs1', format: 'pem' }));

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