Node中的crypto模块详解

转自廖雪峰的博客。

crypto模块的目的是为了提供通用的加密和哈希算法。用纯JavaScript代码实现这些功能不是不可能，但速度会很是慢。Nodejs用C/C++实现这些算法后，经过cypto这个模块暴露为JavaScript接口，这样用起来方便，运行速度也快。

MD5和SHA1

MD5是一种经常使用的哈希算法，用于给任意数据一个“签名”。这个签名一般用一个十六进制的字符串表示：

const crypto = require('crypto');

const hash = crypto.createHash('md5');

// 可任意屡次调用update():
hash.update('Hello, world!');
hash.update('Hello, nodejs!');

console.log(hash.digest('hex')); // 7e1977739c748beac0c0fd14fd26a544

update()方法默认字符串编码为UTF-8，也能够传入Buffer。

若是要计算SHA1，只须要把'md5'改为'sha1'，就能够获得SHA1的结果1f32b9c9932c02227819a4151feed43e131aca40。

还可使用更安全的sha256和sha512。

Hmac

Hmac算法也是一种哈希算法，它能够利用MD5或SHA1等哈希算法。不一样的是，Hmac还须要一个密钥：

const crypto = require('crypto');

const hmac = crypto.createHmac('sha256', 'secret-key');

hmac.update('Hello, world!');
hmac.update('Hello, nodejs!');

console.log(hmac.digest('hex')); // 80f7e22570...

只要密钥发生了变化，那么一样的输入数据也会获得不一样的签名，所以，能够把Hmac理解为用随机数“加强”的哈希算法。

AES

AES是一种经常使用的对称加密算法，加解密都用同一个密钥。crypto模块提供了AES支持，可是须要本身封装好函数，便于使用：

const 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;
}

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 = aesEncrypt(data, key);
var decrypted = aesDecrypt(encrypted, key);

console.log('Plain text: ' + data);
console.log('Encrypted text: ' + encrypted);
console.log('Decrypted text: ' + decrypted);

运行结果以下：

Plain text: Hello, this is a secret message!
Encrypted text: 8a944d97bdabc157a5b7a40cb180e7...
Decrypted text: Hello, this is a secret message!

能够看出，加密后的字符串经过解密又获得了原始内容。

注意到AES有不少不一样的算法，如aes192，aes-128-ecb，aes-256-cbc等，AES除了密钥外还能够指定IV（Initial Vector），不一样的系统只要IV不一样，用相同的密钥加密相同的数据获得的加密结果也是不一样的。加密结果一般有两种表示方法：hex和base64，这些功能Nodejs所有都支持，可是在应用中要注意，若是加解密双方一方用Nodejs，另外一方用Java、PHP等其它语言，须要仔细测试。若是没法正确解密，要确认双方是否遵循一样的AES算法，字符串密钥和IV是否相同，加密后的数据是否统一为hex或base64格式。

Diffie-Hellman

DH算法是一种密钥交换协议，它可让双方在不泄漏密钥的状况下协商出一个密钥来。DH算法基于数学原理，好比小明和小红想要协商一个密钥，能够这么作：

1. 小明先选一个素数和一个底数，例如，素数p=23，底数g=5（底数能够任选），再选择一个秘密整数a=6，计算A=g^a mod p=8，而后大声告诉小红：p=23，g=5，A=8；

2. 小红收到小明发来的p，g，A后，也选一个秘密整数b=15，而后计算B=g^b mod p=19，并大声告诉小明：B=19；

3. 小明本身计算出s=B^a mod p=2，小红也本身计算出s=A^b mod p=2，所以，最终协商的密钥s为2。

在这个过程当中，密钥2并非小明告诉小红的，也不是小红告诉小明的，而是双方协商计算出来的。第三方只能知道p=23，g=5，A=8，B=19，因为不知道双方选的秘密整数a=6和b=15，所以没法计算出密钥2。

用crypto模块实现DH算法以下：

const crypto = require('crypto');

// xiaoming's keys:
var ming = crypto.createDiffieHellman(512);
var ming_keys = ming.generateKeys();

var prime = ming.getPrime();
var generator = ming.getGenerator();

console.log('Prime: ' + prime.toString('hex'));
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);

// print secret:
console.log('Secret of Xiao Ming: ' + ming_secret.toString('hex'));
console.log('Secret of Xiao Hong: ' + hong_secret.toString('hex'));

运行后，能够获得以下输出：

$ node dh.js 
Prime: a8224c...deead3
Generator: 02
Secret of Xiao Ming: 695308...d519be
Secret of Xiao Hong: 695308...d519be

注意每次输出都不同，由于素数的选择是随机的。

证书

crypto模块也能够处理数字证书。数字证书一般用在SSL链接，也就是Web的https链接。通常状况下，https链接只须要处理服务器端的单向认证，如无特殊需求（例如本身做为Root给客户发认证证书），建议用反向代理服务器如Nginx等Web服务器去处理证书。