Crypto 小记

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2023年07月24日 09:46 · 阅读数 15

Node 中的Crypto 模块提供了加解密算法，包括hash，HAMC，加解密、签名以及验证等，每种算法都有自己的应用场景。下面详解介绍

散列算法（hash）

又称散列函数、哈希****函数，是一种从任何一种数据中创建小的数字“指纹”的方法。散列函数把消息或数据压缩成摘要，使得数据量变小，将数据的格式固定下来。该函数将数据打乱混合，重新创建一个叫做散列值（hash values，hash codes，hash sums，或hashes）的指纹。散列值通常用一个短的随机字母和数字组成的字符串来代表。

Hash 的特点

hash值不可逆，无法根据hash 值推测出原本的数值
不同输入会有不同的输出
果两个散列值相同，两个输入值很可能是相同的，但也可能不同，这种情况称为“杂凑碰撞（collision），好的 hash 算法冲突概率会很低。

Hash 的应用：密码存储，页面版本、数据校验等。

常用的hash 算法：

Crypto 小记

获取所有 hash 算法

const crypto = require('crypto');
console.log(crypto.getHashes())
[
  'RSA-MD4',
  'RSA-MD5',
  'RSA-MDC2',
  'RSA-RIPEMD160',
  'RSA-SHA1',
  'RSA-SHA1-2',
  'RSA-SHA224',
  'RSA-SHA256',
  'RSA-SHA3-224',
  'RSA-SHA3-256',
  'RSA-SHA3-384',
  'RSA-SHA3-512',
  'RSA-SHA384',
  'RSA-SHA512',
  'RSA-SHA512/224',
  'RSA-SHA512/256',
  'RSA-SM3',
]

常用的hash 算有：md5 、sha256 等。

使用hash 实例

const crypto = require('crypto');

const hash = crypto.createHash('sha256'); // 创建基于 sha256 算法的hash 对象

hash.update('111111', 'utf-8');//增加要添加摘要的数据，摘要输出前可以使用多次update
let value = hash.digest('hex');//输出摘要内容，输出后则不能再添加摘要内容

console.log(value) //bcb15f821479b4d5772bd0ca866c00ad5f926e3580720659cc80d39c9d09802a

多次update

var fs = require('fs'); 
const crypto = require('crypto');

const hash = crypto.createHash('sha256'); // 创建基于 sha256 算法的hash 对象

const rs = fs.createReadStream('./readme.txt'); 
rs.on('data', function (data) {     
hash.update(data);
});
 rs.on('end', function () {   
   let  result = hash.digest('hex');     
console.log(result); })

HMAC 算法

Hmac 算法可以看做是hash 算法的一种扩展，虽然hash算法是不可逆的，不能有hash 值反解出来原始值，但是可以通过"彩虹表"，使用碰撞法，根据hash 值得到原始值。hmac 是将hash 算法和秘钥结合在一起，在计算hash值的时候增加秘钥。来防止对hash 值的破解。

用法

crypto.createHmac(algorithm, key[, options])

// algorithm : hash 算法和hash 算法保持一致
// key: 加密秘钥，客户是string buffer 等类型
// 可选参数 options encoding <string> The string encoding to use when key is a string.

实例

const hash = crypto.createHmac('sha256', 'sdakljdjajkdlsajeiw');
hash.update('111111', 'utf-8');//增加要添加摘要的数据，摘要输出前可以使用多次update
let value = hash.digest('hex');//输出摘要内容，输出后则不能再添加摘要内容
console.log(value) //4eb53842bf5fee692014ba84ddab4b444aed7183bc334e1870ef33d8a2be43e8

对称加密

对称加密就是加解密需要使用相同的秘钥。

查看node中提供了 Cipher 和 Decipher ，类来进行对称的加解密。node中提供的对称加解密的算法有：

console.log(crypto.getCiphers())


  'aes-128-cbc',
  'aes-128-cbc-hmac-sha1',
  'aes-128-cbc-hmac-sha256',
  'aes-128-ccm',
  'aes-128-cfb',
  .....

常用的算法有： AES、blowfish 等

用法

加密

crypto.createCipheriv(algorithm, key, iv[, options])

algorithm**: 加密算法**
Key & iv : 秘钥和初始化向量

解密

crypto.createDecipheriv(algorithm, key, iv[, options])

algorithm**: 加密算法**
Key & iv : 秘钥和初始化向量

实例

// 加密
let secret = 'iamasecret111111';
let iv = crypto.randomBytes(16);
// let iv = Buffer.alloc(16, 0);
let content = 'password';
const cipher = crypto.createCipheriv("aes128", secret, iv);
cipher.update(content, "utf8");
let digest = cipher.final("hex");
console.log('加密后结果', digest);

// 解密
const decipher = crypto.createDecipheriv("aes128", secret, iv);
decipher.update(digest, "hex");
console.log(decipher.final("utf8"));

运行过程出现：

** Error: Invalid IV length

** Error: Invalid key length

在使用不同的算时，对秘钥和IV的长度是有要求不一样的。一般是 256 bits = 32 bytes 大小的密钥。同样地，aes128也是有要求的，需要 128bits =16 bytes

非对称加密

非对称加密即加密和解密用的秘钥是不一样的。就是公钥（publickey）和私钥（privatekey），公钥和私钥成对出现。公钥可以公开到网络上，私钥的安全性决定加解密的安全性。数据如果用公钥加密，只有用对应的私钥才能解密，如果用私钥加密，可以使用对应的公钥解密。

生成秘钥

# 生成私钥
openssl genrsa -out privatekey.pem 1024

# 生成公钥
openssl rsa -in privatekey.pem -pubout -out publickey.pem

用法

// 私钥加密
crypto.privateEncrypt(privateKey, buffer)
// 私钥解密
crypto.privateDecrypt(privateKey, buffer)

// 公钥加密
crypto.publicEncrypt(key, buffer)
// 公钥解密
crypto.publicDecrypt(key, buffer)

实例

// 公钥加密私钥解密
let publicKey = fs.readFileSync('./publickey.pem');
let privateKey = fs.readFileSync('./privatekey.pem');
let content = '我是内容';

let encData = crypto.publicEncrypt(publicKey, Buffer.from(content));
console.log('公钥加密结果', encData.toString('base64'));

let decData = crypto.privateDecrypt(privateKey, encData);
console.log('私钥解密结果', decData.toString());

//输出
// 公钥加密结果 Fjuvn1WMplihuNbhVywbzIFYpEhVcSu8wTgsqW2y8OZAlyNgQ5QlpoexhiCoUTrsQ+wLpFrhyN7I5IDPujT9XppupE/ysVpdKLJceDS3OEckgqPLbaIcwaxsCs7Uob1ufelxrotw+nz1OA+QU0tJKKx6lVdpsi+nS3svq2WA1W8=
// 私钥解密结果 我是内容

// 私钥加密，公钥解密
let publicKey = fs.readFileSync('./publickey.pem');
let privateKey = fs.readFileSync('./privatekey.pem');
let content = '我是内容';

let encData = crypto.privateEncrypt(privateKey, Buffer.from(content));
console.log('私钥加密结果：', encData.toString('base64'));

let decData = crypto.publicDecrypt(publicKey, encData);
console.log('公钥解密结果：', decData.toString());

// 输出
// 私钥加密结果： BJSY163/PhlCAyLWo8ky04flTr69aoi4fVhS16pAFXKnPONLOTkpyrm7DANXe74lMm7huNVzKnU8Go3T4Y7XKOHPh8FQrAo/3eZcvFK3TXsrCPRtDo/+WgQbZyve1k+AnJ1KWV8VPZSKPnmfXD+9FgZ2QTi+ILw+xQL+rEfMWAs=
// 公钥解密结果： 我是内容

签名&& 验签

签名和验签主要用于确保数据在传输过程中未被修改和伪造。在数据发送之前，数据方先用hash+私钥得到一个数据签名值，并把数据和签名值同时传输给客户。客户拿到数据后，使用数据方的公钥对签名进行验签，来保证数据未被修改和伪造。

用法

let publicKey = fs.readFileSync('./publickey.pem');
let privateKey = fs.readFileSync('./privatekey.pem');
let content = '我是内容';

const sign = crypto.createSign('SHA256');
sign.update(content);
sign.end();
const signature = sign.sign(privateKey);

const verify = crypto.createVerify('SHA256');
verify.update(content);
verify.end();
console.log(verify.verify(publicKey, signature));

常见安全加密算法

Advanced Encryption Standard (AES)：这是一种对称密钥加密算法，被广泛应用于保护数据的机密性。它是目前最常用的加密算法之一，也是美国政府采用的标准加密算法之一。
RSA：这是一种非对称密钥加密算法，用于加密和数字签名。RSA算法基于一个数学问题，即如何对两个大质数的乘积进行因式分解。RSA算法在许多应用程序中广泛使用，包括安全电子邮件、虚拟专用网络 (VPN)、数字证书等。
Elliptic Curve Cryptography (ECC)：这是一种非对称密钥加密算法，使用椭圆曲线上的点来代表密钥。ECC算法比传统的RSA算法更短，更快，更安全，因此在许多应用程序中被广泛使用，例如物联网、移动设备和无线传感器网络等。
Blowfish：这是一种对称密钥加密算法，被广泛应用于保护数据的机密性。Blowfish算法是一种快速、高效、安全的加密算法，被广泛应用于各种应用程序中，例如虚拟专用网络 (VPN)、电子邮件加密等。

参考：

nodejs.org/api/crypto.…