NodeJS學習筆記 (13)數據加密-crypto(OK)

寫在前面

本章節寫得差很少了，不過還須要再整理一下（TODO）。

 

hash例子

hash.digest([encoding])：計算摘要。encoding能夠是hex、latin1或者base64。若是聲明瞭encoding，那麼返回字符串。不然，返回Buffer實例。注意，調用hash.digest()後，hash對象就做廢了，再次調用就會出錯。

hash.update(data[, input_encoding])：input_encoding能夠是utf8、ascii或者latin1。若是data是字符串，且沒有指定 input_encoding，則默認是utf8。注意，hash.update()方法能夠調用屢次。

var crypto = require('crypto'); var fs = require('fs'); var content = fs.readFileSync('./test.txt', {encoding: 'utf8'}); var hash = crypto.createHash('sha256'); var output; hash.update(content); output = hash.digest('hex'); console.log(output); // 輸出內容爲： // b94d27b9934d3e08a52e52d7da7dabfac484efe37a5380ee9088f7ace2efcde9

也能夠這樣：

var crypto = require('crypto'); var fs = require('fs'); var input = fs.createReadStream('./test.txt', {encoding: 'utf8'}); var hash = crypto.createHash('sha256'); hash.setEncoding('hex'); input.pipe(hash).pipe(process.stdout) // 輸出內容爲： // b94d27b9934d3e08a52e52d7da7dabfac484efe37a5380ee9088f7ace2efcde9

hash.digest()後，再次調用digest()或者update()

var crypto = require('crypto'); var fs = require('fs'); var content = fs.readFileSync('./test.txt', {encoding: 'utf8'}); var hash = crypto.createHash('sha256'); var output; hash.update(content); hash.digest('hex'); // 報錯：Error: Digest already called hash.update(content); // 報錯：Error: Digest already called hash.digest('hex');

也能夠這樣：

var crypto = require('crypto'); var fs = require('fs'); var input = fs.createReadStream('./test.txt', {encoding: 'utf8'}); var hash = crypto.createHash('sha256'); hash.setEncoding('hex'); input.pipe(hash).pipe(process.stdout) // 輸出內容爲： // b94d27b9934d3e08a52e52d7da7dabfac484efe37a5380ee9088f7ace2efcde9

hash.digest()後，再次調用digest()或者update()

var crypto = require('crypto'); var fs = require('fs'); var content = fs.readFileSync('./test.txt', {encoding: 'utf8'}); var hash = crypto.createHash('sha256'); var output; hash.update(content); hash.digest('hex'); // 報錯：Error: Digest already called hash.update(content); // 報錯：Error: Digest already called hash.digest('hex');

hash.digest()後，再次調用digest()或者update()

var crypto = require('crypto'); var fs = require('fs'); var content = fs.readFileSync('./test.txt', {encoding: 'utf8'}); var hash = crypto.createHash('sha256'); var output; hash.update(content); hash.digest('hex'); // 報錯：Error: Digest already called hash.update(content); // 報錯：Error: Digest already called hash.digest('hex');

HMAC例子

HMAC的全稱是Hash-based Message Authentication Code，也即在hash的加鹽運算。

算法細節能夠參考附錄連接，具體到使用的話，跟hash模塊差很少，選定hash算法，指定「鹽」便可。

例子1：

var crypto = require('crypto'); var fs = require('fs'); var secret = 'secret'; var hmac = crypto.createHmac('sha256', secret); var input = fs.readFileSync('./test.txt', {encoding: 'utf8'}); hmac.update(input); console.log( hmac.digest('hex') ); // 輸出： // 734cc62f32841568f45715aeb9f4d7891324e6d948e4c6c60c0621cdac48623a

例子2：

var crypto = require('crypto'); var fs = require('fs'); var secret = 'secret'; var hmac = crypto.createHmac('sha256', secret); var input = fs.createReadStream('./test.txt', {encoding: 'utf8'}); hmac.setEncoding('hex'); input.pipe(hmac).pipe(process.stdout) // 輸出： // 734cc62f32841568f45715aeb9f4d7891324e6d948e4c6c60c0621cdac48623a

加密/解密

加解密主要用到下面兩組方法：

加密：

• crypto.createCipher(algorithm, password)
• crypto.createCipheriv(algorithm, key, iv)

解密：

• crypto.createDecipher(algorithm, password)
• crypto.createDecipheriv(algorithm, key, iv)

crypto.createCipher(algorithm, password)

先來看下 crypto.createCipher(algorithm, password)，兩個參數分別是加密算法、密碼

• algorithm：加密算法，好比aes192，具體有哪些可選的算法，依賴於本地openssl的版本，能夠經過openssl list-cipher-algorithms命令查看支持哪些算法。
• password：用來生成密鑰(key)、初始化向量(IV)。

備註：這裏nodejs屏蔽了AES的使用/實現細節，關於key、IV，感興趣的同窗能夠自行谷歌下。

var crypto = require('crypto'); var secret = 'secret'; var cipher = crypto.createCipher('aes192', secret); var content = 'hello'; var cryptedContent; cipher.update(content); cryptedContent = cipher.final('hex'); console.log(cryptedContent); // 輸出： // 71d30ec9bc926b5dbbd5150bf9d3e5fb

crypto.createDecipher(algorithm, password)

能夠看做 crypto.createCipher(algorithm, password) 逆向操做，直接看例子

var crypto = require('crypto'); var secret = 'secret'; var cipher = crypto.createCipher('aes192', secret); var content = 'hello'; var cryptedContent; cipher.update(content); cryptedContent = cipher.final('hex'); console.log(cryptedContent); // 輸出： // 71d30ec9bc926b5dbbd5150bf9d3e5fb var decipher = crypto.createDecipher('aes192', secret); var decryptedContent; decipher.update(cryptedContent, 'hex'); decryptedContent = decipher.final('utf8'); console.log(decryptedContent); // 輸出： // hello

crypto.createCipheriv(algorithm, key, iv)

相對於 crypto.createCipher() 來講，crypto.createCipheriv() 須要提供key和iv，而 crypto.createCipher() 是根據用戶提供的 password 算出來的。

key、iv 能夠是Buffer，也能夠是utf8編碼的字符串，這裏須要關注的是它們的長度：

• key：根據選擇的算法有關，好比 aes12八、aes19二、aes256，長度分別是12八、19二、256位（1六、2四、32字節）
• iv：都是128位（16字節）

var crypto = require('crypto'); var key = crypto.randomBytes(192/8); var iv = crypto.randomBytes(128/8); var algorithm = 'aes192'; function encrypt(text){ var cipher = crypto.createCipheriv(algorithm, key, iv); cipher.update(text); return cipher.final('hex'); } function decrypt(encrypted){ var decipher = crypto.createDecipheriv(algorithm, key, iv); decipher.update(encrypted, 'hex'); return decipher.final('utf8'); } var content = 'hello'; var crypted = encrypt('hello'); console.log( crypted ); var decrypted = decrypt( crypted ); console.log( decrypted ); // 輸出：utf8

數字簽名/簽名校驗

假設：

一、服務端原始信息爲M，摘要算法爲Hash，Hash(M)得出的摘要是H。 二、公鑰爲Pub，私鑰爲Piv，非對稱加密算法爲Encrypt，非對稱解密算法爲Decrypt。 三、Encrypt(H)獲得的結果是S。 四、客戶端拿到的信息爲M1，利用Hash(M1)得出的結果是H1。

數字簽名的產生、校驗步驟分別以下：

一、數字簽名的產生步驟：利用摘要算法Hash算出M的摘要，即Hash(M) == H，利用非對稱加密算法對摘要進行加密Encrypt( H, Piv )，獲得數字簽名S。 二、數字簽名的校驗步驟：利用解密算法D對數字簽名進行解密，即Decrypt(S) == H，計算M1的摘要 Hash(M1) == H1，對比 H、H1，若是二者相同，則經過校驗。

私鑰如何生成不是這裏的重點，這裏採用網上的服務來生成，點擊[這裏](在線生成非對稱加密公鑰私鑰對、在線生成公私鑰對、RSA Key pair create、生成RSA密鑰對)。

瞭解了數字簽名產生、校驗的原理後，相信下面的代碼很容易理解：

var crypto = require('crypto'); var fs = require('fs'); var privateKey = fs.readFileSync('./private-key.pem'); // 私鑰 var publicKey = fs.readFileSync('./public-key.pem'); // 公鑰 var algorithm = 'RSA-SHA256'; // 加密算法 vs 摘要算法 // 數字簽名 function sign(text){ var sign = crypto.createSign(algorithm); sign.update(text); return sign.sign(privateKey, 'hex'); } // 校驗簽名 function verify(oriContent, signature){ var verifier = crypto.createVerify(algorithm); verifier.update(oriContent); return verifier.verify(publicKey, signature, 'hex'); } // 對內容進行簽名 var content = 'hello world'; var signature = sign(content); console.log(signature); // 校驗簽名，若是經過，返回true var verified = verify(content, signature); console.log(verified);

DiffieHellman

DiffieHellman：Diffie–Hellman key exchange，縮寫爲D-H，是一種安全協議，讓通訊雙方在預先沒有對方信息的狀況下，經過不安全通訊信道，建立一個密鑰。這個密鑰能夠在後續的通訊中，做爲對稱加密的密鑰加密傳遞的信息。

代碼以下，原理待補充 TODO

const crypto = require('crypto'); const assert = require('assert'); // Generate Alice's keys... const alice = crypto.createDiffieHellman(2048); const alice_key = alice.generateKeys(); // Generate Bob's keys... const bob = crypto.createDiffieHellman(alice.getPrime(), alice.getGenerator()); const bob_key = bob.generateKeys(); // Exchange and generate the secret... const alice_secret = alice.computeSecret(bob_key); const bob_secret = bob.computeSecret(alice_key); // OK assert.equal(alice_secret.toString('hex'), bob_secret.toString('hex'));

DiffieHellman

DiffieHellman：Diffie–Hellman key exchange，縮寫爲D-H，是一種安全協議，讓通訊雙方在預先沒有對方信息的狀況下，經過不安全通訊信道，建立一個密鑰。這個密鑰能夠在後續的通訊中，做爲對稱加密的密鑰加密傳遞的信息。

代碼以下，原理待補充 TODO

const crypto = require('crypto'); const assert = require('assert'); // Generate Alice's keys... const alice = crypto.createDiffieHellman(2048); const alice_key = alice.generateKeys(); // Generate Bob's keys... const bob = crypto.createDiffieHellman(alice.getPrime(), alice.getGenerator()); const bob_key = bob.generateKeys(); // Exchange and generate the secret... const alice_secret = alice.computeSecret(bob_key); const bob_secret = bob.computeSecret(alice_key); // OK assert.equal(alice_secret.toString('hex'), bob_secret.toString('hex'));

ECDH：Elliptic Curve Diffie-Hellman

代碼以下，原理待補充 TODO

const crypto = require('crypto'); const assert = require('assert'); // Generate Alice's keys... const alice = crypto.createECDH('secp521r1'); const alice_key = alice.generateKeys(); // Generate Bob's keys... const bob = crypto.createECDH('secp521r1'); const bob_key = bob.generateKeys(); // Exchange and generate the secret... const alice_secret = alice.computeSecret(bob_key); const bob_secret = bob.computeSecret(alice_key); assert(alice_secret, bob_secret); // OK

證書

SPKAC：

SPKAC is an acronym that stands for Signed Public Key and Challenge, also known as Netscape SPKI.

SPKI：Simple public-key infrastructure

關鍵點

md5：固定長度（128bit）、不可逆（重要）、不一樣數據的散列值可能相同（重要）、高度離散型（原文細微的變化，會致使散列值差別巨大）

sha1：固定長度160bit，普遍使用（如TLS，目前安全性受到密碼學家的質疑）

SHA-256/SHA-384/SHA-512：後面表示摘要的長度。

用途：數字簽名、文件完整性校驗

關係：sha1 基於 MD5，MD5 基於 MD4

md5(1991) -> SHA1

sha家族：由美國國家安全局（NSA）所設計，並由美國國家標準與技術研究院（NIST）發佈；是美國的政府標準。

相關術語

SPKAC：Signed Public Key and Challenge

MD5：Message-Digest Algorithm 5，信息-摘要算法。

SHA：Secure Hash Algorithm，安全散列算法。

HMAC：Hash-based Message Authentication Code，密鑰相關的哈希運算消息認證碼。

SPKAC：

對稱加密：好比AES、DES

非對稱加密：好比RSA、DSA

AES：Advanced Encryption Standard（高級加密標準），密鑰長度能夠是12八、192和256位。

DES：Data Encryption Standard，數據加密標準，對稱密鑰加密算法（如今認爲不安全）。https://en.wikipedia.org/wiki/Data_Encryption_Standard

DiffieHellman：Diffie–Hellman key exchange，縮寫爲D-H，是一種安全協議，讓通訊雙方在預先沒有對方信息的狀況下，經過不安全通訊信道，建立一個密鑰。這個密鑰能夠在後續的通訊中，做爲對稱加密的密鑰加密傳遞的信息。（備註，使是用協議的發明者命名）

相關連接

字符編碼筆記：ASCII，Unicode和UTF-8 - 阮一峯的網絡日誌http://www.ruanyifeng.com/blog/2007/10/ascii_unicode_and_utf-8.html

Unicode與JavaScript詳解 http://www.ruanyifeng.com/blog/2014/12/unicode.html

Base64筆記 http://www.ruanyifeng.com/blog/2008/06/base64.html

MIME筆記 http://www.ruanyifeng.com/blog/2008/06/mime.html

SHA家族 https://zh.wikipedia.org/wiki/SHA%E5%AE%B6%E6%97%8F

加鹽密碼哈希：如何正確使用 http://blog.jobbole.com/61872/

HMAC-MD5算法原理及實現 http://www.jianshu.com/p/067f9eb6b252

Encrypting using AES-256, can I use 256 bits IV? http://security.stackexchange.com/questions/90848/encrypting-using-aes-256-can-i-use-256-bits-iv

分組對稱加密模式:ECB/CBC/CFB/OFB http://blog.csdn.net/aaaaatiger/article/details/2525561

在線生成非對稱加密公鑰私鑰對、在線生成公私鑰對、RSA Key pair create、生成RSA密鑰對http://web.chacuo.net/netrsakeypair

Diffie–Hellman key exchange https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%BF%AA%E8%8F%B2-%E8%B5%AB%E7%88%BE%E6%9B%BC%E5%AF%86%E9%91%B0%E4%BA%A4%E6%8F%9B

理解 Deffie-Hellman 密鑰交換算法 http://wsfdl.com/algorithm/2016/02/04/%E7%90%86%E8%A7%A3Diffie-Hellman%E5%AF%86%E9%92%A5%E4%BA%A4%E6%8D%A2%E7%AE%97%E6%B3%95.html

What is the difference between DHE and ECDH? http://stackoverflow.com/questions/2701294/how-does-the-elliptic-curve-version-of-diffie-hellman-cryptography-work?rq=1

Example application for working with SPKAC (signed public key & challege) data coming from the element.https://github.com/jas-/node-spkac

Using Padding in Encryption http://www.di-mgt.com.au/cryptopad.html#randompadding

對稱加密和分組加密中的四種模式(ECB、CBC、CFB、OFB)http://www.cnblogs.com/happyhippy/archive/2006/12/23/601353.html

分組密碼工做模式https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%88%86%E7%BB%84%E5%AF%86%E7%A0%81%E5%B7%A5%E4%BD%9C%E6%A8%A1%E5%BC%8F#.E5.AF.86.E7.A0.81.E5.9D.97.E9.93.BE.E6.8E.A5.EF.BC.88CBC.EF.BC.89

爲何說密文連接模式已經喪失安全性？ https://www.zhihu.com/question/26437065

Elliptic Curve Cryptography: a gentle introduction http://andrea.corbellini.name/2015/05/17/elliptic-curve-cryptography-a-gentle-introduction/

Elliptic Curve Cryptography: ECDH and ECDSA http://andrea.corbellini.name/2015/05/30/elliptic-curve-cryptography-ecdh-and-ecdsa/

爲何RSA公鑰每次加密獲得的結果都不同？ http://blog.csdn.net/guyongqiangx/article/details/74930951