nodeJS之crypto加密
前面的話
加密模塊提供了 HTTP 或 HTTPS 連接過程中封裝安全憑證的方法。也提供了 OpenSSL 的哈希，hmac, 加密（cipher）, 解密（decipher）, 簽名（sign） 和 驗證（verify） 方法的封裝。本文將詳細介紹加密crypto
crypto
【crypto.setEngine(engine[, flags])】
為某些/所有 OpenSSL 函數加載並設置引擎（根據參數 flags 來設置）。
engine 可能是 id，或者是指向引擎共享庫的路徑。
flags是可選參數，默認值是ENGINE_METHOD_ALL ，可以是以下一個或多個參數的組合(在constants裏定義)
ENGINE_METHOD_RSA
ENGINE_METHOD_DSA
ENGINE_METHOD_DH
ENGINE_METHOD_RAND
ENGINE_METHOD_ECDH
ENGINE_METHOD_ECDSA
ENGINE_METHOD_CIPHERS
ENGINE_METHOD_DIGESTS
ENGINE_METHOD_STORE
ENGINE_METHOD_PKEY_METH
ENGINE_METHOD_PKEY_ASN1_METH
ENGINE_METHOD_ALL
ENGINE_METHOD_NONE
【crypto.getCiphers()】
返回支持的加密算法名數組
var crypto = require(‘crypto‘); console.log(crypto.getCiphers()); //[ ‘aes-128-cbc‘, ‘aes-128-ccm‘, ‘aes-128-cfb‘, ‘aes-128-cfb1‘, ‘aes-128-cfb8‘, ‘aes-128-ctr‘, ‘aes-128-ecb‘, ‘aes-128-gcm‘, ‘aes-128-ofb‘, ‘aes-128-xts‘, ‘aes-192-cbc‘, ‘aes-192-ccm‘, ‘aes-192-cfb‘, ‘aes-192-cfb1‘, ‘aes-192-cfb8‘, ‘aes-192-ctr‘, ‘aes-192-ecb‘, ‘aes-192-gcm‘, ‘aes-192-ofb‘, ‘aes-256-cbc‘, ‘aes-256-ccm‘, ‘aes-256-cfb‘, ‘aes-256-cfb1‘, ‘aes-256-cfb8‘, ‘aes-256-ctr‘, ‘aes-256-ecb‘, ‘aes-256-gcm‘, ‘aes-256-ofb‘, ‘aes-256-xts‘, ‘aes128‘, ‘aes192‘, ‘aes256‘, ‘bf‘, ‘bf-cbc‘, ‘bf-cfb‘, ‘bf-ecb‘, ‘bf-ofb‘, ‘blowfish‘, ‘camellia-128-cbc‘, ‘camellia-128-cfb‘, ‘camellia-128-cfb1‘, ‘camellia-128-cfb8‘, ‘camellia-128-ecb‘, ‘camellia-128-ofb‘, ‘camellia-192-cbc‘, ‘camellia-192-cfb‘, ‘camellia-192-cfb1‘, ‘camellia-192-cfb8‘, ‘camellia-192-ecb‘, ‘camellia-192-ofb‘, ‘camellia-256-cbc‘, ‘camellia-256-cfb‘, ‘camellia-256-cfb1‘, ‘camellia-256-cfb8‘, ‘camellia-256-ecb‘, ‘camellia-256-ofb‘, ‘camellia128‘, ‘camellia192‘, ‘camellia256‘, ‘cast‘, ‘cast-cbc‘, ‘cast5-cbc‘, ‘cast5-cfb‘, ‘cast5-ecb‘, ‘cast5-ofb‘, ‘des‘, ‘des-cbc‘, ‘des-cfb‘, ‘des-cfb1‘, ‘des-cfb8‘, ‘des-ecb‘, ‘des-ede‘, ‘des-ede-cbc‘, ‘des-ede-cfb‘, ‘des-ede-ofb‘, ‘des-ede3‘, ‘des-ede3-cbc‘, ‘des-ede3-cfb‘, ‘des-ede3-cfb1‘, ‘des-ede3-cfb8‘, ‘des-ede3-ofb‘, ‘des-ofb‘, ‘des3‘, ‘desx‘, ‘desx-cbc‘, ‘id-aes128-CCM‘, ‘id-aes128-GCM‘, ‘id-aes128-wrap‘, ‘id-aes192-CCM‘, ‘id-aes192-GCM‘, ‘id-aes192-wrap‘, ‘id-aes256-CCM‘, ‘id-aes256-GCM‘, ‘id-aes256-wrap‘, ‘id-smime-alg-CMS3DESwrap‘, ‘idea‘, ‘idea-cbc‘, ‘idea-cfb‘, ‘idea-ecb‘, ‘idea-ofb‘, ... 15 more items ]
【crypto.getCiphers()】
返回支持的哈希算法名數組。
var crypto = require(‘crypto‘); console.log(crypto.getHashes()); //[ ‘DSA‘, ‘DSA-SHA‘, ‘DSA-SHA1‘, ‘DSA-SHA1-old‘, ‘RSA-MD4‘, ‘RSA-MD5‘, ‘RSA-MDC2‘, ‘RSA-RIPEMD160‘, ‘RSA-SHA‘, ‘RSA-SHA1‘, ‘RSA-SHA1-2‘, ‘RSA-SHA224‘, ‘RSA-SHA256‘, ‘RSA-SHA384‘, ‘RSA-SHA512‘, ‘dsaEncryption‘, ‘dsaWithSHA‘, ‘dsaWithSHA1‘, ‘dss1‘, ‘ecdsa-with-SHA1‘, ‘md4‘, ‘md4WithRSAEncryption‘, ‘md5‘, ‘md5WithRSAEncryption‘, ‘mdc2‘, ‘mdc2WithRSA‘, ‘ripemd‘, ‘ripemd160‘, ‘ripemd160WithRSA‘, ‘rmd160‘, ‘sha‘, ‘sha1‘, ‘sha1WithRSAEncryption‘, ‘sha224‘, ‘sha224WithRSAEncryption‘, ‘sha256‘, ‘sha256WithRSAEncryption‘, ‘sha384‘, ‘sha384WithRSAEncryption‘, ‘sha512‘, ‘sha512WithRSAEncryption‘, ‘shaWithRSAEncryption‘, ‘ssl2-md5‘, ‘ssl3-md5‘, ‘ssl3-sha1‘, ‘whirlpool‘ ]
【crypto.getCurves()】
返回支持的橢圓曲線名數組。
var crypto = require(‘crypto‘); console.log(crypto.getCurves()); //[ ‘Oakley-EC2N-3‘, ‘Oakley-EC2N-4‘, ‘brainpoolP160r1‘, ‘brainpoolP160t1‘, ‘brainpoolP192r1‘, ‘brainpoolP192t1‘, ‘brainpoolP224r1‘, ‘brainpoolP224t1‘, ‘brainpoolP256r1‘, ‘brainpoolP256t1‘, ‘brainpoolP320r1‘, ‘brainpoolP320t1‘, ‘brainpoolP384r1‘, ‘brainpoolP384t1‘, ‘brainpoolP512r1‘, ‘brainpoolP512t1‘, ‘c2pnb163v1‘, ‘c2pnb163v2‘, ‘c2pnb163v3‘, ‘c2pnb176v1‘, ‘c2pnb208w1‘, ‘c2pnb272w1‘, ‘c2pnb304w1‘, ‘c2pnb368w1‘, ‘c2tnb191v1‘, ‘c2tnb191v2‘, ‘c2tnb191v3‘, ‘c2tnb239v1‘, ‘c2tnb239v2‘, ‘c2tnb239v3‘, ‘c2tnb359v1‘, ‘c2tnb431r1‘, ‘prime192v1‘, ‘prime192v2‘, ‘prime192v3‘, ‘prime239v1‘, ‘prime239v2‘, ‘prime239v3‘, ‘prime256v1‘, ‘secp112r1‘, ‘secp112r2‘, ‘secp128r1‘, ‘secp128r2‘, ‘secp160k1‘, ‘secp160r1‘, ‘secp160r2‘, ‘secp192k1‘, ‘secp224k1‘, ‘secp224r1‘, ‘secp256k1‘, ‘secp384r1‘, ‘secp521r1‘, ‘sect113r1‘, ‘sect113r2‘, ‘sect131r1‘, ‘sect131r2‘, ‘sect163k1‘, ‘sect163r1‘, ‘sect163r2‘, ‘sect193r1‘, ‘sect193r2‘, ‘sect233k1‘, ‘sect233r1‘, ‘sect239k1‘, ‘sect283k1‘, ‘sect283r1‘, ‘sect409k1‘, ‘sect409r1‘, ‘sect571k1‘, ‘sect571r1‘, ‘wap-wsg-idm-ecid-wtls1‘, ‘wap-wsg-idm-ecid-wtls10‘, ‘wap-wsg-idm-ecid-wtls11‘, ‘wap-wsg-idm-ecid-wtls12‘, ‘wap-wsg-idm-ecid-wtls3‘, ‘wap-wsg-idm-ecid-wtls4‘, ‘wap-wsg-idm-ecid-wtls5‘, ‘wap-wsg-idm-ecid-wtls6‘, ‘wap-wsg-idm-ecid-wtls7‘, ‘wap-wsg-idm-ecid-wtls8‘, ‘wap-wsg-idm-ecid-wtls9‘ ]
MD5
MD5是一種常用的哈希算法，用於給任意數據一個“簽名”。這個簽名通常用一個十六進制的字符串表示：
【crypto.createHash(algorithm)】
創建並返回一個哈希對象，使用指定的算法來生成哈希摘要。
參數 algorithm 取決於平臺上 OpenSSL 版本所支持的算法。例如，‘sha1‘, ‘md5‘, ‘sha256‘, ‘sha512‘ 等等
【hash.update(data[, input_encoding])】
根據 data 來更新哈希內容，編碼方式根據 input_encoding 來定，有 ‘utf8‘, ‘ascii‘ 或 ‘binary‘。如果沒有傳入值，默認編碼方式是‘utf8‘。如果 data 是 Buffer， input_encoding 將會被忽略。
因為它是流式數據，所以可以使用不同的數據調用很多次。
【hash.digest([encoding])】
計算傳入的數據的哈希摘要。encoding 可以是 ‘hex‘, ‘binary‘ 或 ‘base64‘，如果沒有指定encoding ，將返回 buffer。
[註意]調用 digest() 後不能再用 hash 對象。
var crypto = require(‘crypto‘); var hash = crypto.createHash(‘md5‘); // 可任意多次調用update(): hash.update(‘Hello, world!‘); hash.update(‘Hello, nodejs!‘); console.log(hash.digest(‘hex‘)); // 7e1977739c748beac0c0fd14fd26a544
Hmac
Hmac算法也是一種哈希算法，它可以利用MD5或SHA1等哈希算法。不同的是，Hmac還需要一個密鑰：
【crypto.createHmac(algorithm, key)】
創建並返回一個 hmac 對象，用指定的算法和秘鑰生成 hmac 圖譜。
它是可讀寫的流 stream 。寫入的數據來用計算 hmac。當寫入流結束後，使用 read() 方法來獲取計算後的值。也支持老的 update 和 digest 方法。
參數 algorithm 取決於平臺上 OpenSSL 版本所支持的算法，參見前面的 createHash。key是 hmac 算法中用的 key
【hmac.update(data)】
根據 data 更新 hmac 對象。因為它是流式數據，所以可以使用新數據調用多次。
【hmac.digest([encoding])】
計算傳入數據的 hmac 值。encoding可以是 ‘hex‘, ‘binary‘ 或 ‘base64‘，如果沒有指定encoding ，將返回 buffer。
[註意]調用 digest() 後不能再用 hmac 對象
var crypto = require(‘crypto‘); var hmac = crypto.createHmac(‘sha256‘, ‘match‘); hmac.update(‘Hello, world!‘); hmac.update(‘Hello, nodejs!‘); //e82a58066cae2fae4f44e58be1d589b66a5d102c2e8846d796607f02a88c1649 console.log(hmac.digest(‘hex‘));
AES
AES是一種常用的對稱加密算法，加解密都用同一個密鑰。crypto模塊提供了AES支持，但是需要自己封裝好函數，便於使用：
【crypto.createCipher(algorithm, password)】
使用傳入的算法和秘鑰來生成並返回加密對象。
algorithm 取決於 OpenSSL，例如‘aes192‘等。password 用來派生 key 和 IV，它必須是一個‘binary‘ 編碼的字符串或者一個buffer。
它是可讀寫的流 stream 。寫入的數據來用計算 hmac。當寫入流結束後，使用 read() 方法來獲取計算後的值。也支持老的update 和 digest 方法。
【cipher.update(data[, input_encoding][, output_encoding])】
根據 data 來更新哈希內容，編碼方式根據 input_encoding 來定，有 ‘utf8‘, ‘ascii‘ or ‘binary‘。如果沒有傳入值，默認編碼方式是‘binary‘。如果data 是 Buffer，input_encoding 將會被忽略。
output_encoding 指定了輸出的加密數據的編碼格式，它可用是 ‘binary‘, ‘base64‘ 或 ‘hex‘。如果沒有提供編碼，將返回 buffer 。
返回加密後的內容，因為它是流式數據，所以可以使用不同的數據調用很多次。
【cipher.final([output_encoding])】
返回加密後的內容，編碼方式是由 output_encoding 指定，可以是 ‘binary‘, ‘base64‘ 或 ‘hex‘。如果沒有傳入值，將返回 buffer。
[註意]cipher 對象不能在 final() 方法之後調用。
var 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; } var data = ‘Hello, this is a secret message!‘; var key = ‘Password!‘; var encrypted = aesEncrypt(data, key); //8a944d97bdabc157a5b7a40cb180e713f901d2eb454220d6aaa1984831e17231f87799ef334e3825123658c80e0e5d0c console.log(encrypted);
【crypto.createDecipher(algorithm, password)】
根據傳入的算法和密鑰，創建並返回一個解密對象。這是 createCipher() 的鏡像
【decipher.update(data[, input_encoding][, output_encoding])】
使用參數 data 更新需要解密的內容，其編碼方式是 ‘binary‘,‘base64‘ 或 ‘hex‘。如果沒有指定編碼方式，則把 data 當成 buffer 對象。
如果 data 是 Buffer，則忽略 input_encoding 參數。
參數 output_decoding 指定返回文本的格式，是 ‘binary‘, ‘ascii‘ 或 ‘utf8‘ 之一。如果沒有提供編碼格式，則返回 buffer。
【decipher.final([output_encoding])】
返回剩余的解密過的內容，參數 output_encoding 是 ‘binary‘, ‘ascii‘ 或 ‘utf8‘，如果沒有指定編碼方式，返回 buffer。
[註意]decipher對象不能在 final() 方法之後使用。
var crypto = require(‘crypto‘); 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 = ‘8a944d97bdabc157a5b7a40cb180e713f901d2eb454220d6aaa1984831e17231f87799ef334e3825123658c80e0e5d0c‘; var decrypted = aesDecrypt(encrypted, key); console.log(decrypted);//Hello, this is a secret message!
可以看出，加密後的字符串通過解密又得到了原始內容。
註意到AES有很多不同的算法，如aes192，aes-128-ecb，aes-256-cbc等，AES除了密鑰外還可以指定IV（Initial Vector），不同的系統只要IV不同，用相同的密鑰加密相同的數據得到的加密結果也是不同的。加密結果通常有兩種表示方法：hex和base64，這些功能Nodejs全部都支持，但是在應用中要註意，如果加解密雙方一方用Nodejs，另一方用Java、PHP等其它語言，需要仔細測試。如果無法正確解密，要確認雙方是否遵循同樣的AES算法，字符串密鑰和IV是否相同，加密後的數據是否統一為hex或base64格式
【crypto.createCipheriv(algorithm, key, iv)】
創建並返回一個加密對象，用指定的算法，key 和 iv。
algorithm 參數和 createCipher() 一致。key 在算法中用到.iv 是一個initialization vector.
key 和 iv 必須是 ‘binary‘ 的編碼字符串或buffers.
【crypto.createDecipheriv(algorithm, key, iv)】
根據傳入的算法，密鑰和 iv，創建並返回一個解密對象。這是 createCipheriv() 的鏡像。
const crypto = require(‘crypto‘); function aesEncryptiv(data, key,iv) { const cipher = crypto.createCipher(‘aes192‘, key, iv); var crypted = cipher.update(data, ‘utf8‘, ‘hex‘); crypted += cipher.final(‘hex‘); return crypted; } function aesDecryptiv(encrypted, key,iv) { const decipher = crypto.createDecipher(‘aes192‘, key, iv); 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 iv = ‘match‘; var encrypted = aesEncryptiv(data, key, iv); var decrypted = aesDecryptiv(encrypted, key, iv); //Hello, this is a secret message! console.log(data); //8a944d97bdabc157a5b7a40cb180e713f901d2eb454220d6aaa1984831e17231f87799ef334e3825123658c80e0e5d0c console.log(encrypted); //Hello, this is a secret message! console.log(decrypted);
Diffie-Hellman
【crypto.createDiffieHellman(prime[, prime_encoding][, generator][, generator_encoding])】
使用傳入的 prime 和 generator 創建 Diffie-Hellman 秘鑰交互對象。
generator 可以是數字，字符串或Buffer。如果沒有指定 generator，使用 2
prime_encoding 和 generator_encoding 可以是 ‘binary‘, ‘hex‘, 或 ‘base64‘。
如果沒有指定 prime_encoding， 則 Buffer 為 prime。如果沒有指定 generator_encoding ，則 Buffer 為 generator。
【diffieHellman.generateKeys([encoding])】
生成秘鑰和公鑰，並返回指定格式的公鑰。這個值必須傳給其他部分。編碼方式： ‘binary‘, ‘hex‘, 或 ‘base64‘。如果沒有指定編碼方式，將返回 buffer。
【diffieHellman.getPrime([encoding])】
用參數 encoding 指明的編碼方式返回 Diffie-Hellman 質數，編碼方式為: ‘binary‘, ‘hex‘, 或 ‘base64‘。 如果沒有指定編碼方式，將返回 buffer。
【diffieHellman.getGenerator([encoding])】
用參數 encoding 指明的編碼方式返回 Diffie-Hellman 生成器，編碼方式為: ‘binary‘, ‘hex‘, 或 ‘base64‘. 如果沒有指定編碼方式 ，將返回 buffer。
【diffieHellman.computeSecret(other_public_key[, input_encoding][, output_encoding])】
使用 other_public_key 作為第三方公鑰來計算並返回共享秘密（shared secret）。秘鑰用input_encoding 編碼。編碼方式為：‘binary‘, ‘hex‘, 或 ‘base64‘。如果沒有指定編碼方式 ，默認為 buffer。
如果沒有指定返回編碼方式，將返回 buffer。
DH算法
DH算法是一種密鑰交換協議，它可以讓雙方在不泄漏密鑰的情況下協商出一個密鑰來。DH算法基於數學原理，比如小明和小紅想要協商一個密鑰，可以這麽做：
1、小明先選一個素數和一個底數，例如，素數p=23，底數g=5（底數可以任選），再選擇一個秘密整數a=6，計算A=g^a mod p=8，然後大聲告訴小紅：p=23，g=5，A=8；
2、小紅收到小明發來的p，g，A後，也選一個秘密整數b=15，然後計算B=g^b mod p=19，並大聲告訴小明：B=19；
3、小明自己計算出s=B^a mod p=2，小紅也自己計算出s=A^b mod p=2，因此，最終協商的密鑰s為2。
在這個過程中，密鑰2並不是小明告訴小紅的，也不是小紅告訴小明的，而是雙方協商計算出來的。第三方只能知道p=23，g=5，A=8，B=19，由於不知道雙方選的秘密整數a=6和b=15，因此無法計算出密鑰2。
用crypto模塊實現DH算法如下：
var crypto = require(‘crypto‘); // xiaoming‘s keys: var ming = crypto.createDiffieHellman(512); var ming_keys = ming.generateKeys(); var prime = ming.getPrime(); var generator = ming.getGenerator(); //Prime: 8df777257625c66821af697652f28e93af05b9f779af919111b89816faa11c36fcf9df04c76811471a6099800213c4fe8e3fbec8d2f90bd00795e4b7fd241603 console.log(‘Prime: ‘ + prime.toString(‘hex‘)); //Generator: 02 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); //Secret of Xiao Ming: 4237157ab4c9211f78ffdb67d127d749cec91780d594b81a7e75f1fb591fecb84f33ae6591e1edda4bc9685b503010fe8f9928c6ed69e4ff9fdb44adb9ba1539 console.log(‘Secret of Xiao Ming: ‘ + ming_secret.toString(‘hex‘)); //Secret of Xiao Hong: 4237157ab4c9211f78ffdb67d127d749cec91780d594b81a7e75f1fb591fecb84f33ae6591e1edda4bc9685b503010fe8f9928c6ed69e4ff9fdb44adb9ba1539 console.log(‘Secret of Xiao Hong: ‘ + hong_secret.toString(‘hex‘))
[註意]每次輸出都不一樣，因為素數的選擇是隨機的。
nodeJS之crypto加密