nodeJS之crypto加密

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 函數加載并設置引擎（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里定義)

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

 crypto = require('crypto'

【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，用于給任意數據一個“簽名”。這個簽名通常用一個十六進制的字符串表示：

【crypto.createHash(algorithm)】

　　創建并返回一個哈希對象，使用指定的算法來生成哈希摘要。

　　參數 algorithm 取決于平臺上 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。

　　[注意]調用 digest() 后不能再用 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)】

　　創建并返回一個 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。當寫入流結束后，使用 read() 方法來獲取計算后的值。也支持老的 update 和 digest 方法。

　　參數 algorithm 取決于平臺上 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。

　　[注意]調用 digest() 后不能再用 hmac 對象

var crypto = require('crypto');var hmac = crypto.createHmac('sha256', 'match');

hmac.update('Hello, world!');
hmac.update('Hello, nodejs!');//e82a58066cae2fae4f44e58be1d589b66a5d102c2e8846d796607f02a88c1649console.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，便于使用：

【crypto.createCipher(algorithm, password)】

　　使用傳入的算法和秘鑰來生成并返回加密對象。

　　algorithm 取決于 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。當寫入流結束后，使用 read() 方法來獲取計算后的值。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 。

　　返回加密后的內容，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])】

　　返回加密后的內容，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。

　　[注意]cipher 對象不能在 final() 方法之后調用。

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);//8a944d97bdabc157a5b7a40cb180e713f901d2eb454220d6aaa1984831e17231f87799ef334e3825123658c80e0e5d0cconsole.log(encrypted);

【crypto.createDecipher(algorithm, password)】

　　根據傳入的算法和密鑰，創建并返回一個解密對象。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。

　　[注意]decipher對象不能在 final() 方法之后使用。

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，加密后的字符串通過解密又得到了原始內容。

　　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，但是在應用中要注意，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，加密后的數據是否統一為hex或base64格式

【crypto.createCipheriv(algorithm, key, iv)】

　　創建并返回一個加密對象，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，創建并返回一個解密對象。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);//8a944d97bdabc157a5b7a40cb180e713f901d2eb454220d6aaa1984831e17231f87799ef334e3825123658c80e0e5d0cconsole.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，并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并返回共享秘密（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算法基于數學原理，比如小明和小紅想要協商一個密鑰，可以這么做：

　　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，然后大聲告訴小紅：p=23，g=5，A=8；

　　2、小紅收到小明發來的p，g，A后，也選一個秘密整數b=15，然后計算B=g^b mod p=19，并大聲告訴小明：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并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，由于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: 8df777257625c66821af697652f28e93af05b9f779af919111b89816faa11c36fcf9df04c76811471a6099800213c4fe8e3fbec8d2f90bd00795e4b7fd241603console.log('Prime: ' + prime.toString('hex'));//Generator: 02console.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: 4237157ab4c9211f78ffdb67d127d749cec91780d594b81a7e75f1fb591fecb84f33ae6591e1edda4bc9685b503010fe8f9928c6ed69e4ff9fdb44adb9ba1539console.log('Secret of Xiao Ming: ' + ming_secret.toString('hex'));//Secret of Xiao Hong: 4237157ab4c9211f78ffdb67d127d749cec91780d594b81a7e75f1fb591fecb84f33ae6591e1edda4bc9685b503010fe8f9928c6ed69e4ff9fdb44adb9ba1539console.log('Secret of Xiao Hong: ' + hong_secret.toString('hex'))

 　　[注意]每次輸出都不一樣，因為素數的選擇是隨機的。