前端加解密方案探讨

最近在做一个node项目，需要对前端传递给node端的敏感数据进行加密，并在node端对该加密数据进行解密；因为在做node项目之前，与后端配合开发过类似的需求，即前端加密后端解密；所以就尝试采用RSA非对称加密算法来实现。由于第一次采用RSA来完成加解密的整个过程，遇到了不少坑；不过由于种种原因，最后采用了AES的加密方式；下面就来说说前端加解密实现方案。

RSA加解密算法

实现思路

当然首先想到采用的加解密算法就是RSA，其关键在于算法的公钥/秘钥。其主要用法：

算法生成一份公钥和私钥，其中公钥是公开的，所有人都可以知道，私钥是保密的
用公钥解密，要用私钥解密

于是，基于RSA算法来实现加解密，找到了对应的浏览器端库jsencrypt和node端的库node-rsa来实现具体的功能。

具体实现思路：

使用jsencrypt在前端实现用公玥加密，使用node-rsa在node端用私钥解密。

遇到的坑

由于采用的是RSA算法，所以需要前后端约定具体的公钥和私钥。怎么生存公钥私钥呢？

于是根据jsencrypt库的介绍，使用openssl方式来生成对应的公钥和私钥。于是生成的公钥和私钥大概是如下样子：

// 私钥
-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----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-----END RSA PRIVATE KEY-----

// 公钥
-----BEGIN PUBLIC KEY-----
MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQDlOJu6TyygqxfWT7eLtGDwajtN
FOb9I5XRb6khyfD1Yt3YiCgQWMNW649887VGJiGr/L5i2osbl8C9+WJTeucF+S76
xFxdU6jE0NQ+Z+zEdhUTooNRaY5nZiu5PgDB0ED/ZKBUSLKL7eibMxZtMlUDHjm4
gwQco1KRMDSmXSMkDwIDAQAB
-----END PUBLIC KEY-----

于是，使用生成的公钥，前端使用jsencrypt提供的加密api来对敏感数据加密

var publickey = `-----BEGIN PUBLIC KEY----- xxxxxx  -----END PUBLIC KEY-----`;
var encrypt = new JSEncrypt();
encrypt.setPublicKey(publickey);
var encryptdata = encrypt.encrypt(data);

node端使用node-rsa来完成解密：

const privatekey = `-----BEGIN RSA PRIVATE KEY----- xxxx  -----END RSA PRIVATE KEY-----`
const rsa = new NodeRSA(privatekey, 'pkcs8-private-pem', {encryptionScheme: 'pkcs1'});
const decryptdata = rsa.decrypt(data, 'utf8');

执行到这里，node-rsa一直报下面的错误：

Error: Error during decryption (probably incorrect key). Original error: Error: Incorrect data or key

意思就是对应的解密私钥不正确，查看node-rsa有关公钥私钥，他是有规定的，具体如下：

可以看出，node-rsa的公钥私钥的起始字符串有以下两种：

pkcs1: 公钥(-----BEGIN RSA PUBLIC KEY-----)和私钥(-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----)
pkcs8: 公钥(-----BEGIN PUBLIC KEY-----) 和私钥 (-----BEGIN PRIVATE KEY-----)

不管node-rsa规定的那种私钥scheme，都与我们之前使用openssl生成的私钥字符串的开始结束字符不同，导致node-rsa认不出对应的私钥。

那么，我们是否可以对openssl生成的私钥的起始字符串按照node-rsa进行修改呢，我们简单试一下，结果产生如下错误：

InvalidAsn1Error: Expected 0x30: got 0x2

所以，既然不能按照openssl生成的公钥私钥方式，那么能否有其他方式来生成呢？通过google发现，可以通过node-rsa的相关api来生成对应的公钥私钥，并且jsencrypt库也可以通过其生成的公钥来解密。node-rsa对应生成公钥私钥如下：


 //1.创建RSA对象，并指定 秘钥长度
  var key = new NodeRSA({ b: 512 });
  key.setOptions({ encryptionScheme: 'pkcs1' });//指定加密格式

  //2.生成 公钥私钥，使用 pkcs8标准，pem格式
  var publicPem = key.exportKey('pkcs8-public-pem');//制定输出格式
  var privatePem = key.exportKey('pkcs8-private-pem');

  console.log(pkcsType+'公钥:\n',publicPem);
  console.log(pkcsType+'私钥:\n', privatePem);

这样，通过生成的公钥，前端使用jsencrypt库来加密，node端使用node-rsa根据私钥来解密，解决了之前遇到问题。

AES加密算法

在使用RSA加密算法前，使用过前端加密库crypto-js来完成加解密，因为：

它算是比较成熟且github star数也比较多，使用起来比较放心。
crypto-js也提供了多种加密算法，唯独不包含RSA加密算法。
该库是前后端通用的库，避免引入多个库

基于此原因，选用了crypto-js提供的AES加密算法来完成需求。

具体的实现方式如下

浏览器端加密

具体代码如下：

import CryptoJS from 'crypto-js';
const AES_KEY = "qq3217834abcdefg"; //16位
const AES_IV = "1234567890123456";  //16位

function aes_encrypt(plainText) {
    var encrypted = CryptoJS.AES.encrypt(plainText, CryptoJS.enc.Utf8.parse(AES_KEY), {iv:  CryptoJS.enc.Utf8.parse(AES_IV)});
    return CryptoJS.enc.Base64.stringify(encrypted.ciphertext);
}


data = 'my message';
encrypt_data = aes_encrypt(data);
console.log(encrypt_data);

node端使用浏览器端同样的`key`和`iv`来解密

对应的node端代码如下:

function aes_decrypt(ciphertext) {
    var decrypted = CryptoJS.AES.decrypt(ciphertext, CryptoJS.enc.Utf8.parse(AES_KEY), {iv: CryptoJS.enc.Utf8.parse(AES_IV)});
    return decrypted.toString(CryptoJS.enc.Utf8);
}

const encrypt_data = ctx.cookie('data');
cibst decrypt_data = aes_decrypt(encrypt_data);
console.log(decrypt_data);

至此，前后端加解密就大功告成了。

前端加密算法的安全性

上面两种方式都能实现前后端的加密解密，就其安全性而言存在差别，具体可以参考如下对比表格：

加密算法	实现方式	安全性
RSA	前后端约定统一的公钥私钥，前端用暴露的公钥加密，私钥存在后server端	私钥存在server端，即使暴露公钥；加密是安全的
AES	前端后端都使用同样的key(或者还有iv)来进行加解密，key同时暴露在前后端	由于后端使用同样的key来解密，由于前端暴露了key，加密不安全

对于AES这种将加密key暴露在前端，不够安全；但是前端加密是防不了小人的，如果真要防，可以将加密算法的js文件进行压缩加密，不断更新的手段来使js文件难以获取，让攻击者难以获取加密算法来防止。

参考文献

1、jsencrypt
2、PHP 和 Web 端对称加密传输|JSEncrypt|CryptoJS
3、node-rsa非对称加密
4、js 前端 AES 及 RSA 加解密