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Node.js 加密 模块详解

nodejs 2022-05-10 16:55:15小码哥的IT人生shichen
稳定性: 2 - 不稳定; 正在讨论未来版本的 API 改进，会尽量减少重大变化。详见后文。

顾名思义，Node.js加密模块允许你使用加密的功能，Node.js加密模块通过使用require('crypto')来访问。

Node.js加密模块提供了HTTP或HTTPS连接过程中封装安全凭证的方法。

Node.js加密模块还提供了OpenSSL的哈希，hmac、加密（cipher）、解密（decipher）、签名（sign）和验证（verify）方法的封装。

crypto.setEngine(engine[, flags])

为某些/所有OpenSSL函数加载并设置引擎（根据参数flags来设置）。

engine可能是id，或者是指向引擎共享库的路径。

flags是可选参数，默认值是ENGINE_METHOD_ALL，它可以是以下一个或多个参数的组合（在constants里定义）:

  1. ENGINE_METHOD_RSA
  2. ENGINE_METHOD_DSA
  3. ENGINE_METHOD_DH
  4. ENGINE_METHOD_RAND
  5. ENGINE_METHOD_ECDH
  6. ENGINE_METHOD_ECDSA
  7. ENGINE_METHOD_CIPHERS
  8. ENGINE_METHOD_DIGESTS
  9. ENGINE_METHOD_STORE
  10. ENGINE_METHOD_PKEY_METH
  11. ENGINE_METHOD_PKEY_ASN1_METH
  12. ENGINE_METHOD_ALL
  13. ENGINE_METHOD_NONE

crypto.getCiphers()

返回支持的加密算法名数组。

例如：

var ciphers = crypto.getCiphers();
console.log(ciphers); // ['AES-128-CBC', 'AES-128-CBC-HMAC-SHA1', ...]

crypto.getHashes()

返回支持的哈希算法名数组。

例如：

var hashes = crypto.getHashes();
console.log(hashes); // ['sha', 'sha1', 'sha1WithRSAEncryption', ...]

crypto.createCredentials(details)

稳定性: 0 - 抛弃。用 [tls.createSecureContext][] 替换

根据参数details，创建一个加密凭证对象。参数为字典，key包括:

  1. pfx: 字符串或者buffer对象，表示经PFX或PKCS12编码产生的私钥、证书以及CA证书
  2. key: 进过 PEM 编码的私钥
  3. passphrase: 私钥或pfx的密码
  4. cert: PEM编码的证书
  5. ca: 字符串或字符串数组，PEM编码的可信任的CA证书。
  6. crl: 字符串或字符串数组，PEM编码的CRLs（证书吊销列表Certificate Revocation List）。
  7. ciphers: 字符串，使用或者排除的加密算法。参见http://www.openssl.org/docs/apps/ciphers.html#CIPHER_LIST_FORMAT。

如果没有指定'ca'，Node.js将会使用下面列表中的CAhttp://mxr.mozilla.org/mozilla/source/security/nss/lib/ckfw/builtins/certdata.txt。

crypto.createHash(algorithm)

创建并返回一个哈希对象，使用指定的算法来生成哈希摘要。

参数algorithm取决于平台的OpenSSL版本所支持的算法。例如，'sha1'、'md5'、'sha256'、'sha512'等等。在最近的版本中，openssllist-message-digest-algorithms会显示所有算法。

例如： 这个程序会计算文件的sha1的和。

var filename = process.argv[2];
var crypto = require('crypto');
var fs = require('fs');
var shasum = crypto.createHash('sha1');
var s = fs.ReadStream(filename);
s.on('data', function(d) {
  shasum.update(d);
});
s.on('end', function() {
  var d = shasum.digest('hex');
  console.log(d + '  ' + filename);
});

类：Hash

Hase用来生成数据的哈希值。

它是可读写的流stream。写入的数据来用计算哈希值。当写入流结束后，使用read()方法来获取计算后的哈希值。也支持旧的update和digest方法。

通过crypto.createHash返回。

hash.update(data[, input_encoding])

根据data来更新哈希内容，编码方式根据input_encoding来定，有'utf8'、'ascii'或'binary'。如果没有传入值，默认编码方式是'binary'。如果 data是Buffer，则input_encoding将会被忽略。

因为它是流式数据，所以可以使用不同的数据调用很多次。

hash.digest([encoding])

计算传入的数据的哈希摘要。

encoding可以是'hex'、'binary'或'base64'，如果没有指定encoding，将返回buffer。
注意：调用digest()后不能再用hash对象。

crypto.createHmac(algorithm, key)

创建并返回一个hmac对象，用指定的算法和秘钥生成hmac图谱。

它是可读写的流stream。写入的数据来用计算hmac。当写入流结束后，使用read()方法来获取计算后的值。也支持旧的update和digest方法。

参数algorithm取决于平台上OpenSSL版本所支持的算法，参见前面的createHash。key是hmac算法中用的key。

类：Hmac

用来创建hmac加密图谱。

通过crypto.createHmac返回。

hmac.update(data)

根据data更新hmac对象。因为它是流式数据，所以可以使用新数据调用多次。

hmac.digest([encoding])

计算传入数据的hmac值。encoding可以是'hex'、'binary'或'base64'，如果没有指定encoding，将返回buffer。

注意：调用digest()后不能再用hmac对象。

crypto.createCipher(algorithm, password)

使用传入的算法和秘钥来生成并返回加密对象。

algorithm取决于OpenSSL，例如'aes192'等。最近发布的版本中，openssl list-cipher-algorithms将会展示可用的加密算法。password用来派生key 和IV，它必须是一个'binary'编码的字符串或者一个buffer。

它是可读写的stream流。写入的数据来用计算hmac。当写入流结束后，使用read()方法来获取计算后的值。也支持老的update和digest方法。

注意，OpenSSL函数EVP_BytesToKey摘要算法如果是一次迭代（one iteration），无需盐值（no salt）的MD5时，createCipher为它派生秘钥。缺少盐值使得字典攻击，相同的密码总是生成相同的key，低迭代次数和非加密的哈希算法，使得密码测试非常迅速。

OpenSSL推荐使用pbkdf2来替换EVP_BytesToKey，推荐使用crypto.pbkdf2来派生key和iv ，推荐使用createCipheriv()来创建加密流。

crypto.createCipheriv(algorithm, key, iv)

创建并返回一个加密对象，用指定的算法，key和iv。

algorithm参数和createCipher()一致。key在算法中用到。iv是一个initialization vector.

key和iv必须是'binary'的编码字符串或buffers.

类： Cipher

加密数据的类。.

通过crypto.createCipher和crypto.createCipheriv返回。

它是可读写的stream流。写入的数据来用计算hmac。当写入流结束后，使用read()方法来获取计算后的值。也支持旧的update和digest方法。

cipher.update(data[, input_encoding][, output_encoding])

根据data来更新哈希内容，编码方式根据input_encoding来定，有'utf8'、'ascii'或者'binary'。如果没有传入值，默认编码方式是'binary'。如果data是Buffer，input_encoding将会被忽略。

output_encoding指定了输出的加密数据的编码格式，它可用是'binary'、'base64'或'hex'。如果没有提供编码，将返回buffer。

返回加密后的内容，因为它是流式数据，所以可以使用不同的数据调用很多次。

cipher.final([output_encoding])

返回加密后的内容，编码方式是由output_encoding指定，可以是'binary'、'base64'或'hex'。如果没有传入值，将返回buffer。

注意：cipher对象不能在final()方法之后调用。

cipher.setAutoPadding(auto_padding=true)

你可以禁用输入数据自动填充到块大小的功能。如果auto_padding是false， 那么输入数据的长度必须是加密器块大小的整倍数，否则final会失败。这对非标准的填充很有用，例如使用0x0而不是PKCS的填充。这个函数必须在cipher.final之前调用。

cipher.getAuthTag()

加密认证模式（目前支持：GCM），这个方法返回经过计算的认证标志Buffer。必须使用final方法完全加密后调用。

cipher.setAAD(buffer)

加密认证模式（目前支持：GCM），这个方法设置附加认证数据（ AAD ）。

crypto.createDecipher(algorithm, password)

根据传入的算法和密钥，创建并返回一个解密对象。这是createCipher()的镜像。

crypto.createDecipheriv(algorithm, key, iv)

根据传入的算法，密钥和iv，创建并返回一个解密对象。这是createCipheriv()的镜像。

类：Decipher

解密数据类。

通过crypto.createDecipher和crypto.createDecipheriv返回。

解密对象是可读写的streams流。用写入的加密数据生成可读的纯文本数据。也支持老的update和digest方法。

decipher.update(data[, input_encoding][, output_encoding])

使用参数data更新需要解密的内容，其编码方式是'binary'、'base64'或'hex'。如果没有指定编码方式，则把data当成buffer对象。

如果data是Buffer，则忽略input_encoding参数。

参数output_decoding指定返回文本的格式，是'binary'、'ascii'或'utf8'之一。如果没有提供编码格式，则返回buffer。

decipher.final([output_encoding])

返回剩余的解密过的内容，参数output_encoding是'binary'、'ascii'或'utf8'，如果没有指定编码方式，返回buffer。

注意：decipher对象不能在final()方法之后使用。

decipher.setAutoPadding(auto_padding=true)

如果加密的数据是非标准块，可以禁止其自动填充，防止decipher.final检查并移除。仅在输入数据长度是加密块长度的整数倍的时才有效。你必须在 decipher.update前调用。

decipher.setAuthTag(buffer)

对于加密认证模式（目前支持：GCM），必须用这个方法来传递接收到的认证标志。如果没有提供标志，或者密文被篡改，将会抛出final标志，认证失败，密文会被抛弃。

decipher.setAAD(buffer)

对于加密认证模式（目前支持：GCM），用这个方法设置附加认证数据（ AAD ）。

crypto.createSign(algorithm)

根据传入的算法创建并返回一个签名数据。 OpenSSL的最近版本里，openssl list-public-key-algorithms会列出所有算法，比如'RSA-SHA256'。

类：Sign

生成数字签名的类。

通过crypto.createSign返回。

签名对象是可读写的streams流。可写数据用来生成签名。当所有的数据写完，sign签名方法会返回签名。也支持老的update和digest方法。

sign.update(data)

用参数data来更新签名对象。因为是流式数据，它可以被多次调用。

sign.sign(private_key[, output_format])

根据传送给sign的数据来计算电子签名。

private_key可以是一个对象或者字符串。如果是字符串，将会被当做没有密码的key。

private_key:

  1. key: 包含 PEM 编码的私钥
  2. passphrase: 私钥的密码

返回值output_format包含数字签名， 格式是'binary'、'hex'或'base64'之一。如果没有指定encoding，将返回buffer。

注意：sign对象不能在sign()方法之后调用。

crypto.createVerify(algorithm)

根据传入的算法，创建并返回验证对象。是签名对象（signing object）的镜像。

类： Verify

用来验证签名的类。

通过crypto.createVerify返回。

是可写streams流。可写数据用来验证签名。一旦所有数据写完后，如签名正确verify方法会返回true。

也支持老的update方法。

verifier.update(data)

用参数data来更新验证对象。因为是流式数据，它可以被多次调用。

verifier.verify(object, signature[, signature_format])

使用object和signature验证签名数据。参数object是包含了PEM编码对象的字符串，它可以是RSA公钥，DSA公钥，或X.509证书。signature是之前计算出来的数字签名。signature_format可以是'binary'、'hex'或'base64'之一，如果没有指定编码方式 ，则默认是buffer对象。

根据数据和公钥验证签名有效性，来返回true或false。

注意：verifier对象不能在verify()方法之后调用。

crypto.createDiffieHellman(prime_length[, generator])

创建一个Diffie-Hellman密钥交换(Diffie-Hellman key exchange)对象，并根据给定的位长度生成一个质数。如果没有指定参数generator，默认为2。

crypto.createDiffieHellman(prime[, prime_encoding][, generator][, generator_encoding])

使用传入的prime和generator创建Diffie-Hellman秘钥交互对象。

generator可以是数字，字符串或Buffer。

如果没有指定generator，使用2.

prime_encoding和generator_encoding可以是'binary'、'hex'或'base64'。

如果没有指定prime_encoding， 则Buffer为prime。

如果没有指定generator_encoding ，则Buffer为generator。

类：DiffieHellman

创建Diffie-Hellman秘钥交换的类。

通过crypto.createDiffieHellman返回。

diffieHellman.verifyError

在初始化的时候，如果有警告或错误，将会反应到这。它是以下值（定义在constants模块）：

  1. DH_CHECK_P_NOT_SAFE_PRIME
  2. DH_CHECK_P_NOT_PRIME
  3. DH_UNABLE_TO_CHECK_GENERATOR
  4. DH_NOT_SUITABLE_GENERATOR

diffieHellman.generateKeys([encoding])

生成秘钥和公钥，并返回指定格式的公钥。这个值必须传给其他部分。编码方式：'binary'、'hex'或'base64'。如果没有指定编码方式，将返回buffer。

diffieHellman.computeSecret(other_public_key[, input_encoding][, output_encoding])

使用other_public_key作为第三方公钥来计算并返回共享秘密（shared secret）。秘钥用input_encoding编码。编码方式为：'binary'、'hex'或 'base64'。如果没有指定编码方式 ，默认为buffer。

如果没有指定返回编码方式，将返回buffer。

diffieHellman.getPrime([encoding])

用参数encoding指明的编码方式返回Diffie-Hellman质数，编码方式为: 'binary'、'hex'或'base64'。如果没有指定编码方式，将返回buffer。

diffieHellman.getGenerator([encoding])

用参数encoding指明的编码方式返回Diffie-Hellman生成器，编码方式为: 'binary'、'hex'或'base64'。如果没有指定编码方式 ，将返回buffer。

diffieHellman.getPublicKey([encoding])

用参数encoding指明的编码方式返回Diffie-Hellman公钥，编码方式为: 'binary'、'hex', 或'base64'。如果没有指定编码方式 ，将返回buffer。

diffieHellman.getPrivateKey([encoding])

用参数encoding指明的编码方式返回Diffie-Hellman私钥，编码方式为: 'binary'、'hex'或'base64'。如果没有指定编码方式 ，将返回buffer。

diffieHellman.setPublicKey(public_key[, encoding])

设置Diffie-Hellman的公钥，编码方式为: 'binary'、'hex'或'base64'，如果没有指定编码方式 ，默认为buffer。

diffieHellman.setPrivateKey(private_key[, encoding])

设置Diffie-Hellman的私钥，编码方式为: 'binary'、'hex'或'base64'，如果没有指定编码方式 ，默认为buffer。

crypto.getDiffieHellman(group_name)

创建一个预定义的Diffie-Hellman秘钥交换对象。支持的组： 'modp1'、'modp2'、'modp5'(定义于RFC 2412)，并且'modp14'、'modp15'、'modp16'、'modp17'、'modp18'(定义于RFC 3526)。返回对象模仿了上述创建的crypto.createDiffieHellman()对象，但是不允许修改秘钥交换（例如，diffieHellman.setPublicKey()）。使用这套流程的好处是，双方不需要生成或交换组组余数，节省了计算和通讯时间。

例如 (获取一个共享秘密):

var crypto = require('crypto');
var alice = crypto.getDiffieHellman('modp5');
var bob = crypto.getDiffieHellman('modp5');
alice.generateKeys();
bob.generateKeys();
var alice_secret = alice.computeSecret(bob.getPublicKey(), null, 'hex');
var bob_secret = bob.computeSecret(alice.getPublicKey(), null, 'hex');
/* alice_secret and bob_secret should be the same */
console.log(alice_secret == bob_secret);

crypto.createECDH(curve_name)

使用传入的参数curve_name，创建一个Elliptic Curve (EC) Diffie-Hellman秘钥交换对象。

类：ECDH

这个类用来创建EC Diffie-Hellman秘钥交换。

通过crypto.createECDH返回。

ECDH.generateKeys([encoding[, format]])

生成EC Diffie-Hellman的秘钥和公钥，并返回指定格式和编码的公钥，它会传递给第三方。

参数format是'compressed'、 'uncompressed'或 'hybrid'。如果没有指定，将返回'uncompressed'格式.

参数encoding是'binary'、'hex'或'base64'。如果没有指定编码方式，将返回buffer。

ECDH.computeSecret(other_public_key[, input_encoding][, output_encoding])

以other_public_key作为第三方公钥计算共享秘密，并返回。秘钥会以input_encoding来解读。编码是：'binary'、'hex'或'base64'。如果没有指定编码方式，默认为buffer。

如果没有指定编码方式，将返回buffer。

ECDH.getPublicKey([encoding[, format]])

用参数encoding指明的编码方式返回EC Diffie-Hellman公钥，编码方式为: 'compressed'、'uncompressed'或'hybrid'。如果没有指定编码方式 ，将返回'uncompressed'。

编码是：'binary'、'hex'或'base64'。如果没有指定编码方式 ，默认为buffer。

ECDH.getPrivateKey([encoding])

用参数encoding指明的编码方式返回EC Diffie-Hellman私钥，编码是：'binary'、'hex'或'base64'。如果没有指定编码方式 ，默认为buffer。

ECDH.setPublicKey(public_key[, encoding])

设置EC Diffie-Hellman的公钥，编码方式为: 'binary'、'hex'或'base64'，如果没有指定编码方式，默认为buffer。

ECDH.setPrivateKey(private_key[, encoding])

设置EC Diffie-Hellman的私钥，编码方式为: 'binary'、'hex'或'base64'，如果没有指定编码方式，默认为buffer。

例如 (包含一个共享秘密):

var crypto = require('crypto');
var alice = crypto.createECDH('secp256k1');
var bob = crypto.createECDH('secp256k1');
alice.generateKeys();
bob.generateKeys();
var alice_secret = alice.computeSecret(bob.getPublicKey(), null, 'hex');
var bob_secret = bob.computeSecret(alice.getPublicKey(), null, 'hex');
/* alice_secret and bob_secret should be the same */
console.log(alice_secret == bob_secret);

crypto.pbkdf2(password, salt, iterations, keylen[, digest], callback)

异步PBKDF2提供了一个伪随机函数HMAC-SHA1，根据给定密码的长度，salt和iterations来得出一个密钥。回调函数得到两个参数 (err, derivedKey)。

例如：

crypto.pbkdf2('secret', 'salt', 4096, 512, 'sha256', function(err, key) {
  if (err)
    throw err;
  console.log(key.toString('hex'));  // 'c5e478d...1469e50'
});

在crypto.getHashes()里有支持的摘要函数列表。

crypto.pbkdf2Sync(password, salt, iterations, keylen[, digest])

异步PBKDF2函数， 返回derivedKey或抛出错误。

crypto.randomBytes(size[, callback])

生成一个密码强度随机的数据：

// async
crypto.randomBytes(256, function(ex, buf) {
  if (ex) throw ex;
  console.log('Have %d bytes of random data: %s', buf.length, buf);
});
// sync
try {
  var buf = crypto.randomBytes(256);
  console.log('Have %d bytes of random data: %s', buf.length, buf);
} catch (ex) {
  // handle error
  // most likely, entropy sources are drained
}

注意：如果没有足够积累的熵来生成随机强度的密码，将会抛出错误，或调用回调函数返回错误。换句话说，没有回调函数的crypto.randomBytes不会阻塞，即使耗尽所有的熵。

crypto.pseudoRandomBytes(size[, callback])

生成非密码学强度的伪随机数据。如果数据足够长会返回一个唯一数据，但是这个数可能是可以预期的。因此，当不可预期很重要的时候，不要用这个函数。例如，在生成加密的秘钥时。

用法和crypto.randomBytes相同。

类： Certificate

这个类和签过名的公钥打交道。最重要的场景是处理<keygen>元素，http://www.openssl.org/docs/apps/spkac.html。

通过crypto.Certificate返回.

Certificate.verifySpkac(spkac)

根据SPKAC返回true或false。

Certificate.exportChallenge(spkac)

根据提供的SPKAC，返回加密的公钥。

Certificate.exportPublicKey(spkac)

输出和SPKAC关联的编码challenge。

crypto.publicEncrypt(public_key, buffer)

使用public_key加密buffer。目前仅支持RSA。

public_key可以是对象或字符串。如果public_key是一个字符串，将会当做没有密码的key，并会用RSA_PKCS1_OAEP_PADDING。

public_key:

  1. key: 包含有PEM编码的私钥。
  2. padding: 填充值，如下
    1. constants.RSA_NO_PADDING
    2. constants.RSA_PKCS1_PADDING
    3. constants.RSA_PKCS1_OAEP_PADDING

注意：所有的填充值定义在constants模块.

crypto.privateDecrypt(private_key, buffer)

使用private_key来解密buffer.

private_key:

  1. key: 包含有 PEM 编码的私钥
  2. passphrase: 私钥的密码
  3. padding: 填充值，如下:
    1. constants.RSA_NO_PADDING
    2. constants.RSA_PKCS1_PADDING
    3. constants.RSA_PKCS1_OAEP_PADDING

注意：所有的填充值定义于constants模块.

crypto.DEFAULT_ENCODING

函数所用的编码方式可以是字符串或buffer ，默认值是'buffer'。这是为了加密模块兼容默认'binary'为编码方式的遗留程序。

注意：新程序希望用buffer对象，所以这是暂时手段。

Recent API Changes

在统一的流API概念出现前，在引入Buffer对象来处理二进制数据之前，Crypto模块就已经添加到Node。

因此，流相关的类里没有其他的Node类里的典型方法，并且很多方法接收并返回二级制编码的字符串，而不是Buffers。在最近的版本中，这些函数改成默认使用 Buffers。

对于一些场景来说这是重大变化。

例如，如果你使用默认参数给签名类，将结果返回给认证类，中间没有验证数据，程序会正常工作。之前你会得到二进制编码的字符串，并传递给验证类，现在则是 Buffer。

如果你之前使用的字符串数据在Buffers对象不能正常工作（比如，连接数据，并存储在数据库里 ）。或者你传递了二进制字符串给加密函数，但是没有指定编码方式，现在就需要提供编码参数。如果想切换回原来的风格，将crypto.DEFAULT_ENCODING设置为'binary'。注意，新的程序希望是buffers，所以之前的方法只能作为临时的办法。

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