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nodejs crypto 加密子產品分析及ASE加密、解密的實作

crypto 加密子產品

  1. crypto

     子產品提供了加密功能，包括對OpenSSL 的哈希、HMAC、加密、解密、簽名、以及驗證功能的以整套封裝。
  2. 使用

    require('crypto')

     來通路該子產品
  3. 檢視nodejs支援的加密算法，
    • 使用

      crypto.getCiphers()

       ,如下所示 
      const crypto = require('crypto')
  crypto.getCiphers()
    • 得到的是一個比較大的數組，這裡列舉其中的幾個元素：

      [

      ‘aes-128-cbc’, ‘aes-128-ccm’, ‘aes-128-cfb’,

      ‘aes256’, ‘aes256-wrap’, ‘aria-128-cbc’,

      ‘aria-128-ccm’, ‘aria-128-cfb’, ‘aria-128-cfb1’,

      ‘bf-cbc’, ‘bf-cfb’, ‘bf-ecb’,

      ‘camellia192’, ‘camellia256’, ‘cast’,

      ‘cast-cbc’,

      … 71 more items

      ]

    • 這裡重點介紹 ASE 加密
      1. ASE加密是進階加密标準，為美國聯邦政府采用的一種區塊加密标準，進階加密标準已然成為對稱密鑰加密中最流行的算法之一。
      2. ASE使用的密鑰長度可以128位、192位或256位，是以你可以看到加密算法：aes-128/196/256,表示的都是密鑰的位數。最後一段是AES的工作模式，最常用的是 ECB、CBC、CFB、和OFB四種。
      3. ASE 加密時的key(原始密鑰) 和 iv(初始化向量的長度)
        長度 密鑰長度 向量長度
        128位 16 16
        192位 24 16
        256位 32 16

  4. crypto.scrypt(password,salt,keylen[,options],callback)

     方法：

    • scrypt()

       是一個異步的密鑰派生函數，被設計為在計算和記憶體方面的成本都非常高，目的是使它無法暴力破解。

    • salt

       : 鹽值，應該盡可能獨特。建議鹽值是随機的并且至少16個位元組長。

    • keylen

       : 生成的密鑰的長度。

    • callback

       回調函數有兩個參數：

      err

       和

      derivedKey

       , 當密鑰派生失敗時， err 是一個異常對象，否則 err 為 null。 derivedKey 會作為 Buffer 傳給回調。

  5. crypto.randomBytes(size[,callback])

     方法：
    • 生成加密的強僞随機資料。size 參數是生成随機數的位元組數。
    • callback 回調函數有兩個參數：

      err

       和

      buf

       。如果發生錯誤，則

      err

       是一個

      Error

       對象，否則為

      null

       。

      buf

       參數是包含生成位元組的

      Buffer

       。

###

Cipher

類

  1. Cipher

     類
    • Cipher 是密碼的意思。Cipher` 類執行個體用來加密資料。使用方式有以下兩種，任選一種即可：
    • 作為一個可讀可寫的stream流，這樣可以将原生未加密的資料寫入并在可讀側生成加密的資料。
    • 使用 cipher.update 和 cipher.final 方法來生成加密資料

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

     方法：
    • 使用給定的

      algorithm

       （算法）、

      key

       和初始化向量

      iv

       建立并傳回一個

      Cipher

       對象。

    • algorithm

       取決于 OpenSSL，列如：

      'aes-128-cbc'

    • key

       是

      algorithm

       使用的原始密鑰，

      iv

       是初始化向量。兩個參數都必須是

      utf8

       編碼的字元串、

      Buffer

       、

      TypedArray

       或

      DataView

       。
    • 初始化向量應該是不可預測的且唯一的，理想情況下，它們在密碼上是随機的。

  3. cipher.update(data[, inputEncoding][, outputEncoding])

     方法：
    • 加密

      data

       ,生産加密資料。 如果指定了

      inputEncoding

       參數，則

      data

       參數是使用了指定的字元編碼的字元串。 如果未指定

      inputEncoding

       參數，則

      data

       必須是一個

      Buffer

       、

      TypedArray

       或

      DataView

       。 如果

      data

       是一個

      Buffer

       、

      TypedArray

       或

      DataView

       ，則

      inputEncoding

       會被忽略。

    • outputEncoding

       指定了加密的資料的輸出格式。 如果指定了

      outputEncoding

       ，則傳回使用了指定的字元編碼的字元串。 如果未提供

      outputEncoding

       ，則傳回

      Buffer

       。
    • 可以使用新資料多次調用

      cipher.update()

       方法，直到

      cipher.final()

       被調用。

  4. cipher.final([outputEncoding])

     方法：
    • 傳回任何剩餘的加密内容。如果指定了

      outputEncoding

       ，則傳回一個字元串。如果未提供

      outputEncoding

       ，則傳回

      Buffer

       。
    • 一旦調用了

      cipher.final()

       方法，則

      Cipher

       對象就不能再用于加密資料。 如果試圖多次調用

      cipher.final()

       ，則将會導緻抛出錯誤。
  5. 注意：加密時要将生成密鑰的密碼：

    password

     ，鹽值：

    salt

     以及初始化向量

    iv

     一同寫入密文，解密時通過密文來擷取

    password

     、

    salt

     、

    iv

###

Decipher

類

  1. Decipher

     類的執行個體用于解密資料。 該類可以通過以下兩種方式之一使用：
    • 作為可讀寫的流，其中寫入加密的資料以在可讀側生成未加密的資料。
    • 使用

      decipher.update()

       和

      decipher.final()

       方法生成未加密的資料。

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

     方法：
    • 使用給定的 algorithm(算法)、 key 和初始化向量（iv）建立并傳回一個 Decipher 對象。

    • algorithm

       ：算法

    • key

       ： 是

      algorithm

       使用的原始密鑰

    • iv

       : 初始化向量

  3. decipher.update(data[, inputEncoding][, outputEncoding])

     方法：
    • 解密使用

      Cipher

       類執行個體加密後的密文

    • inputEncoding

       ： 如果指定了 inputEncoding 參數，則 data 參數是使用了指定的字元編碼的字元串。

    • outputEncoding

       指定了解密的資料的輸出格式

  4. decipher.final([outputEncoding])

     方法：
    • 傳回任何剩餘的解密内容
    • 如果指定了

      outputEncoding

       ，則傳回一個字元串。如果未提供

      outputEncoding

       ，則傳回

      Buffer

       。
  5. 注意：解密時的算法，密鑰密碼, 鹽值，初始化向量必須要和加密時的一緻，否則就會出現下面常見的錯誤： 
    06065064:digital envelope routines:EVP_DecryptFinal_ex:bad decrypt

加密解密子產品

加密解密子產品實作：

  1. 加密解密子產品被放在了一個叫 tools 的工具檔案夾下面
  2. cipherCode.js 
//============ 加密/解密資料子產品 ===========
'use strict';
const crypto = require('crypto');

//------------------ 加密資料 -------------------
let algorithm = 'aes-128-cbc'; // algorithm 是算法的意思

/**
 * @description 加密資料
 * @description params: data--要加密的資料，必須是utf8格式的字元串；callback--處理結果集的回調函數
 * @param data {string}
 * @param callback {function(string)}
 */
let encrypt = function (data, callback) {
	let password = crypto.randomBytes(16).toString('hex');  // password是用于生産密鑰的密碼
	let salt = crypto.randomBytes(16).toString('hex'); // 生成鹽值
	let iv = crypto.randomBytes(8).toString('hex'); // 初始化向量

	crypto.scrypt(password, salt, 16, function (err, derivedKey) {
		if (err) {
			throw err;
		} else {
			let cipher = crypto.createCipheriv(algorithm, derivedKey, iv); 	// 建立 cipher 執行個體

			// 加密資料
			let cipherText = cipher.update(data, 'utf8', 'hex');
			cipherText += cipher.final('hex');
			cipherText += (password+salt + iv);

			callback(cipherText)
		}
	});

};

/**
 * @description 解密通過 encrypt(); 加密的資料
 * @description param: cipherText--通過 encrypt() 加密的資料; callback--處理結果集的回調函數。
 * @param cipherText {string}
 * @param callback {function(string)}
 */
let decrypt = function (cipherText, callback) {
	let iv = cipherText.slice(-16);  // 擷取初始化向量
	let salt = cipherText.slice(-48, -16);  // 擷取鹽值
	let password = cipherText.slice(-80, -48); // 擷取密鑰密碼
	let data = cipherText.slice(0, -80);  //擷取密文

	crypto.scrypt(password, salt, 16, function (err, derivedKey) {
		if (err) {
			throw err;
		} else {
			let decipher = crypto.createDecipheriv(algorithm, derivedKey, iv); 	// 建立 decipher 執行個體

			// 解密資料
			let txt = decipher.update(data, 'hex', 'utf8');
			txt += decipher.final('utf8');
			callback(txt)
		}
	});
};

//----------- 導出 加密/解密資料子產品 --------------
module.exports = {
	encrypt,
	decrypt
};
  1. index.js 
//=========== 工具子產品 ==========
const cipher = require('./cipherCode.js');

module.exports = {
	cipher
};

測試

// =========== 測試加/解密子產品 =============
const fs = require('fs');
const path = require('path');
const tools = require('../tools');


let str = '今年（應是2003年）是我大學畢業滿10年的日子，也是我投身IT技術的第10年。';
tools.cipher.encrypt(str, function (result) {

	fs.writeFile(path.join(__dirname, '1.txt'), result, function (err) {
		console.log('加密資料寫入成功');
	});
});


fs.readFile(path.join(__dirname, '1.txt'), 'utf8', function (err, info) {
	tools.cipher.decrypt(info, function (result) {
		console.log(result);
		console.log(result===str);
	});

});
  1. 測試結果

加密資料寫入成功

今年（應是2003年）是我大學畢業滿10年的日子，也是我投身IT技術的第10年。

true

node NodeJs crypto 加密 解密 ASE
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