Node.js基本模块crypto(加解密)

女爷i 2022-06-10 09:41 405阅读 0赞

# Node.js基本模块crypto(加解密) #

crypto模块的目的是为了提供通用的加密和哈希算法。用纯JavaScript代码实现这些功能不是不可能，但速度会非常慢。Nodejs用C/C++实现这些算法后，通过cypto这个模块暴露为JavaScript接口，这样用起来方便，运行速度也快。

## MD5和SHA1 ##

MD5是一种常用的哈希算法，用于给任意数据一个“签名”。这个签名通常用一个十六进制的字符串表示：

const crypto = require('crypto');
    
    const hash = crypto.createHash('md5');
    
    // 可任意多次调用update():
    hash.update('Hello, world!');
    hash.update('Hello, nodejs!');
    
    console.log(hash.digest('hex')); // 7e1977739c748beac0c0fd14fd26a544

update()方法默认字符串编码为UTF-8，也可以传入Buffer。  
  
如果要计算SHA1，只需要把'md5'改成'sha1'，就可以得到SHA1的结果1f32b9c9932c02227819a4151feed43e131aca40。  
  
还可以使用更安全的sha256和sha512。

## Hmac ##

Hmac算法也是一种哈希算法，它可以利用MD5或SHA1等哈希算法。不同的是，Hmac还需要一个密钥：

const crypto = require('crypto');
    
    const hmac = crypto.createHmac('sha256', 'secret-key');
    
    hmac.update('Hello, world!');
    hmac.update('Hello, nodejs!');
    
    console.log(hmac.digest('hex')); // 80f7e22570...

只要密钥发生了变化，那么同样的输入数据也会得到不同的签名，因此，可以把Hmac理解为用随机数“增强”的哈希算法。

##    AES ##

AES是一种常用的对称加密算法，加解密都用同一个密钥。crypto模块提供了AES支持，但是需要自己封装好函数，便于使用：

const crypto = require('crypto');
    
    function aesEncrypt(data, key) {
        const cipher = crypto.createCipher('aes192', key);
        var crypted = cipher.update(data, 'utf8', 'hex');
        crypted += cipher.final('hex');
        return crypted;
    }
    
    function aesDecrypt(encrypted, key) {
        const decipher = crypto.createDecipher('aes192', key);
        var decrypted = decipher.update(encrypted, 'hex', 'utf8');
        decrypted += decipher.final('utf8');
        return decrypted;
    }
    
    var data = 'Hello, this is a secret message!';
    var key = 'Password!';
    var encrypted = aesEncrypt(data, key);
    var decrypted = aesDecrypt(encrypted, key);
    
    console.log('Plain text: ' + data);
    console.log('Encrypted text: ' + encrypted);
    console.log('Decrypted text: ' + decrypted);

运行结果如下：  
  
Plain text: Hello, this is a secret message!  
Encrypted text: 8a944d97bdabc157a5b7a40cb180e7...  
Decrypted text: Hello, this is a secret message!  
可以看出，加密后的字符串通过解密又得到了原始内容。  
  
注意到AES有很多不同的算法，如aes192，aes-128-ecb，aes-256-cbc等，AES除了密钥外还可以指定IV（Initial Vector），不同的系统只要IV不同，用相同的密钥加密相同的数据得到的加密结果也是不同的。加密结果通常有两种表示方法：hex和base64，这些功能Nodejs全部都支持，但是在应用中要注意，如果加解密双方一方用Nodejs，另一方用Java、PHP等其它语言，需要仔细测试。如果无法正确解密，要确认双方是否遵循同样的AES算法，字符串密钥和IV是否相同，加密后的数据是否统一为hex或base64格式。

## Diffie-Hellman ##

DH算法是一种密钥交换协议，它可以让双方在不泄漏密钥的情况下协商出一个密钥来。DH算法基于数学原理，比如小明和小红想要协商一个密钥，可以这么做：  
  
小明先选一个素数和一个底数，例如，素数p=23，底数g=5（底数可以任选），再选择一个秘密整数a=6，计算A=g^a mod p=8，然后大声告诉小红：p=23，g=5，A=8；  
  
小红收到小明发来的p，g，A后，也选一个秘密整数b=15，然后计算B=g^b mod p=19，并大声告诉小明：B=19；  
  
小明自己计算出s=B^a mod p=2，小红也自己计算出s=A^b mod p=2，因此，最终协商的密钥s为2。  
  
在这个过程中，密钥2并不是小明告诉小红的，也不是小红告诉小明的，而是双方协商计算出来的。第三方只能知道p=23，g=5，A=8，B=19，由于不知道双方选的秘密整数a=6和b=15，因此无法计算出密钥2。  
  
用crypto模块实现DH算法如下：

const crypto = require('crypto');
    
    // xiaoming's keys:
    var ming = crypto.createDiffieHellman(512);
    var ming_keys = ming.generateKeys();
    
    var prime = ming.getPrime();
    var generator = ming.getGenerator();
    
    console.log('Prime: ' + prime.toString('hex'));
    console.log('Generator: ' + generator.toString('hex'));
    
    // xiaohong's keys:
    var hong = crypto.createDiffieHellman(prime, generator);
    var hong_keys = hong.generateKeys();
    
    // exchange and generate secret:
    var ming_secret = ming.computeSecret(hong_keys);
    var hong_secret = hong.computeSecret(ming_keys);
    
    // print secret:
    console.log('Secret of Xiao Ming: ' + ming_secret.toString('hex'));
    console.log('Secret of Xiao Hong: ' + hong_secret.toString('hex'));

运行后，可以得到如下输出：  
  
$ node dh.js   
Prime: a8224c...deead3  
Generator: 02  
Secret of Xiao Ming: 695308...d519be  
Secret of Xiao Hong: 695308...d519be  
注意每次输出都不一样，因为素数的选择是随机的。

## 证书 ##

crypto模块也可以处理数字证书。数字证书通常用在SSL连接，也就是Web的https连接。一般情况下，https连接只需要处理服务器端的单向认证，如无特殊需求（例如自己作为Root给客户发认证证书），建议用反向代理服务器如Nginx等Web服务器去处理证书。  
  
转自：https://www.liaoxuefeng.com/wiki/001434446689867b27157e896e74d51a89c25cc8b43bdb3000/001434501504929883d11d84a1541c6907eefd792c0da51000

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