关于javascript:安全地在前后端之间传输数据-1技术预研

曾经不是第一次写这个主题了，最近有敌人拿 5 年前的《Web 利用中保障明码传输平安》来问我：“为什么按你说的一步步做下来，后端解不进去呢？”加解密这种事件，差之毫厘谬以千里，我认为多半就是什么参数没整对，认真查查改对了就行。代码拿来一看，傻眼了……没故障啊，为啥解不进去呢？

工夫长远，原文附带的源代码曾经下不下来了。翻阅各种参考链接的时候从 CodeProject 上找了个代码，把各参数换过去一试，没故障呀！这可奇了怪了，于是去 RSA.js 的文档（没有专门的文档，就是文档正文）中查，发现 RSA.js 在 2014 年 1 月退出了 Padding 参数，《Web 利用中保障明码传输平安》尽管是 2014 年 2 月写的，但可能阴差阳错用到了老版本。

不就是 Padding 吗，文档也懒得看了，前后端都指定 PKCS1Padding 试试。失败！

那暴力一点，所有 Padding 都试试！

前端应用 RSA.js 在 RSAAPP 中定义的 4 种 Padding，后端 C# 应用 RSAEncryptionPadding 中定义的 5 种 Padding，组合了 20 种状况，逐个试验……好吧，没一个对的！

世界上这么多树，何必非要在这一棵上吊死，何况它还没有公布到 npm …… 理由找够了，咱就换！

网上搜了一圈之后，抉择了 JSEncrypt 这个库。

在讲 JSEncrypt 之前，咱们回到“平安传输”这一主题。这一主题的关键技术在于加解密，说起加解密，那就是三大类算法：HASH（摘要）算法、对称加密算法和非对称加密算法。根本的平安传输过程能够用一张图来展现：

不过这只是最根本的平安传输实践，实际上，证书（公钥）散发等方面依然存在安全隐患，所以才会有 CA、才会有受信根证书……不过这里不作延展，只给个论断：在 Web 前后端传输这个问题上，HTTPS 就是最佳实际，是首先 Web 传输解决方案，只有在不能应用 HTTPS 的状况，才退而求其次，用本人的实现来进步一点平安门槛。

JSEncrypt 一个月前刚有新版本，还算沉闷。不过在应用形式上跟 RSA.js 不同，它不须要指定 RSA 的参数，而是间接导入一个 PEM 格局的密钥（证书）。对于证书格局呢，就不在这里科普了，总之 PEM 是一种文本格式，Base64 编码。

既然 JSEnrypt 须要导入密钥，这里次要是须要导入公钥。咱们来看看 C# 里 RSACryptoServiceProvider 能导出些什么，搜了一下 Export... 办法，导出公约相干的次要就这两个：

因为原始需要是用 .NET，所以先钻研 .NET 跟 JSEncrypt 的配合，前面再补充 NodeJS 和 Java 的。

ExportRSAPublicKey()，以 PKCS#1 RSAPublicKey 格局导出以后密钥的公钥局部。
ExportSubjectPublicKeyInfo()，以 X.509 SubjectPublicKeyInfo 格局导出以后密钥的公钥局部。

还有两个 Try... 前缀的办法作用类似，能够疏忽。这两个办法的区别就在于导出的格局不同，一个是 PKCS#1 (Public-Key Cryptography Standards)，一个是 SPKI (Subject Public Key Info)。

JSEncrypt 能导入哪种格局呢？文档里没明确阐明，无妨试试。

C# 中产生 RSA 密钥对比较简单，应用 RSACryptoServiceProvider 就行，比方产生一对 1024 位的 RSA 密钥，并以 XML 格局导出：

// C# Code

private RSACryptoServiceProvider GenerateRsaKeys(int keySize = 1024)
{var rsa = new RSACryptoServiceProvider(keySize);
    var xmlPrivateKey = rsa.ToXmlString(true);
    // 如果须要独自的公钥局部，将传入 `ToXmlString()` 改为 false 就好
    // var xmlPublicKey = rsa.ToXmlString(false);

    File.WriteAllText("RSA_KEY", xmlPrivateKey);
    return rsa;
}

为了能在过程每次重启都应用雷同的密钥，下面的示例将产生的 xmlPrivateKey 保留到文件中，重启过程时能够尝试从文件加载导入。留神，因为私钥蕴含公钥，所以只须要保留 xmlPrivateKey 就够了。那么加载的过程：

// C# Code

private RSACryptoServiceProvider LoadRsaKeys()
{if (!File.Exists("RSA_KEY")) {return null;}
    var xmlPrivateKey = File.ReadAllText("RSA_KEY");

    var rsa = new RSACryptoServiceProvider();
    rsa.FromXmlString(xmlPrivateKey);
    return rsa;
}

先尝试导入，不成再新生成的过程就一句话：

// C# Code

var rsa = LoadRsaKeys() ?? GenerateRsaKeys();

导出 XML Key 是为了长久化。JSEncrypt 须要的是 PEM 格局的证书，也就是 Base64 编码的证书。ExportRSAPublicKey 和 ExportSubjectPublicKeyInfo 这两个办法的返回类型都是 byte[]，所以须要对它们进行 Base64 编码。这里应用 Viyi.Util 提供的 Base64Encode() 扩大办法来实现：

// C# Code

var pkcs1 = rsa.ExportRSAPublicKey().Base64Encode();
var spki = rsa.ExportSubjectPublicKeyInfo().Base64Encode();

严格的说，PEM 格局还应该加上 -----BEGIN PUBLIC KEY----- 和 -----END PUBLIC KEY----- 这样的标头标尾，Base64 编码也应该按每行 64 个字符进行折行解决。不过实测 JSEncrypt 导入时不会要求这么严格，省了不少事。

剩下的就是将 pkcs1 和 spki 传递给前端了。Web 利用间接通过 API 返回一个 JSON，或者 TEXT 都行，依据接口标准来决定。当然也能够通过拷贝 / 粘贴的形式来传递。这里既然是在做试验，那就用 Console.WriteLine 输入到控制台，通过剪贴板来传递好了。

我这里 PKCS#1 导出的是长度为 188 个字符的 Base64：

MIGJAoGB...tAgMBAAE=

SPKI 导出的是长度为 216 个字符的 Base64：

MIGfMA0GC...QIDAQAB

JSEncrypt 提供了 setPublicKey() 和 setPrivateKey() 来导入密钥。不过文档中提到它们其实都是 setKey() 的别名，这点须要留神一下。为了防止语义不清，我倡议间接应用 setKey()。

You can use also setPrivateKey and setPublicKey, they are both alias to setKey

from: http://travistidwell.com/jsen…

那么导入公钥并试验加密的过程大略会是这样：

// JavaScript Code

const pkcs1 = "MIGJAoGB...tAgMBAAE=";   // 留神，这里的 KEY 值仅作示意，并不残缺
const spki = "MIGfMA0GC...QIDAQAB";     // 留神，这里的 KEY 值仅作示意，并不残缺

[pkcs1, spki].forEach((pKey, i) => {const jse = new JSEncrypt();
    jse.setKey(pKey);
    const eCodes = jse.encrypt("Hello World");
    console.log(`[${i} Result]: ${eCodes}`);
});

运行后失去输入（密文也是省略了两头很长一串的）：

[0 Result]: false
[1 Result]: ZkhFRnigoHt...wXQX4=

看这后果，没啥悬念了，JSEncrypt 只认 SPKI 格局。

不过还得去 C# 中验证这个密文是能够解进去的。

下面生成的那一段 ZkhFRnigoHt...wXQX4= 拷贝到 C# 代码中，用来验证解密。C# 应用 RSACryptoServiceProvider.Decrypt() 实例办法来解密，这个办法的第 1 个参数是密文，类型 byte[]，是以二进制数据的模式提供的。

第二个参数能够是 boolean 类型，true 示意应用 OAEP 填充形式，false 示意应用 PKCS#1 v1.5；这个参数也能够是 RSAEncryptionPadding 对象，间接从预约义的几个动态对象中抉择一个就好。这些在文档中都说得很分明。因为个别都是应用的 PKCS 填充形式，所以这次赌一把，间接上：

// C# Code

var eCodes = "ZkhFRnigoHt...wXQX4=";    // 示例代码这里省略了两头大部分内容
var rsa = LoadRsaKeys();   // rsa 必定是应用之前生成的密钥对，要不然没法解密
byte[] data = rsa.Decrypt(eCodes.Base64Decode(), false);
Console.WriteLine(data.GetString());    // GetString 也是 Viyi.Util 中定义的扩大办法，默认用 UTF8 编码

后果正如预期：

Hello World

当初，通过试验，Web 前端应用 JSEncrypt 和 .NET 后端之间曾经实现了 RSA 加 / 解密来实现平安的数据传输。其作法总结如下：

后端产生 RSA 密钥对，保留备用。保留形式可依据理论状况抉择：内存、文件、数据库、缓存服务等
后端以 SPKI 格局导出公钥（别忘了 Base64 编码），通过某种业务接口模式传递给前端，或由前端被动申请取得（比方调用特定 API）
前端应用 JSEncrypt，通过 setKey() 导入公钥，应用 encrypt() 加密字符串。加密前字符串会按 UTF8 编码成二进制数据。
后端取得前端加密后的数据（Base64 编码）后，解密成二进制数据，并应用 UTF8 解码成文本。

特地须要留神的一点是：不论以何种形式（XML、PEM 等）将公钥传送给前端的时候，都切记 不要把私钥给进来了。这尤其容易产生在应用 .ToXmlString(true) 之后再间接把后果送给前端。不要问我为什么会有这么个揭示，要问就是因为……我见过！

还没完呢，后面说过要补充 NodeJS 后端的状况。NodeJS 对于加 / 解密的 SDK 都在 crypto 模块中，

应用 generateKeyPair() 或 generateKeyPairSync() 来产生密钥对
应用 privateDecrypt() 来解密数据

generateKeyPair() 是异步操作。当初 Node 中异步函数很常见，尤其是写 Web 服务端的时候，到处都是异步。不喜爱回调形式的话，能够应用 util 模块中的 promisify() 把它转换一下。

// JavaScript Code, in Node environtment

import {promisify} from "util";
import crypto from "crypto";

const asyncGenerateKeyPair = promisify(crypto.generateKeyPair);

(async () => {const { publicKey, privateKey} = await asyncGenerateKeyPair(
        "rsa",
        {
            modulusLength: 1024,
            publicKeyEncoding: {
                type: "spki",
                format: "pem",
            },
            privateKeyEncoding: {
                type: "pkcs1",
                format: "pem"
            }
        }
    );

    console.log(publicKey)
    console.log(privateKey);
})();

generateKeyPair 第 1 个参数是算法，很显著。第 2 个参数是选项，强度 1024 也很显著。只有 publicKeyEncoding 和 privateKeyEncoding 须要略微解释一下 —— 其实文档也说得很明确：参考 keyObject.export()。

对于公钥，type 可选 "pkcs1" 或者 "spki"，之前曾经试过，JSEncrypt 只认 "spki"，所以没得选。

对于私钥，RSA 只能选 "pkcs1"，所以还是没得选。

不过 NodeJS 的 PEM 输入要标准得多，看（同样省略了两头局部）：

-----BEGIN PUBLIC KEY-----
MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQCYur0zYBtqOqs98l4rh1J2olBb
... ... ...
8I8y4j9dZw05HD3u7QIDAQAB
-----END PUBLIC KEY-----
-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----
MIICXAIBAAKBgQCYur0zYBtqOqs98l4rh1J2olBbYpm5n6aNonWJ6y59smqipfj5
... ... ...
UJKGwVN8328z40R5w0iXqtYNvEhRtYGl0pTBP1FjJKg=
-----END RSA PRIVATE KEY-----

不论是否含标头 / 标尾，也不论是不是有折行，JSEncrypt 都认，所以倒不必太在意这些细节。总之 JSEncrypt 拿到公钥之后还是跟之前一样，做同样的事件，逻辑代码一个字都不必改。

而后回到 NodeJS 解密：

// JavaScript Code, in Node environtment

import crypto from "crypto";

const eCodes = "ZkhFRnigoHt...wXQX4=";    // 作为示例，偷个懒就用之前的那一段了
const buffer = crypto.privateDecrypt(
    {
        key: privateKey,
        padding: crypto.constants.RSA_PKCS1_PADDING
    },
    Buffer.from(eCodes, "base64")
);

console.log(buffer.toString());

privateDecrypt() 第 1 个参数给私钥，能够是之前导出的私钥 PEM，也能够是没导出的 KeyObject 对象。须要留神的是必须要指定填充形式是 RSA_PKCS1_PADDING，因为文档说默认应用 RSA_PKCS1_OAEP_PADDING。

还有一点须要留神的是别忘了 Buffer.from(..., "base64")。

解密的后果是保留在 Buffer 中的，间接 toString() 转成字符串就好，显示指定 UTF-8，用 toString("utf-8") 当然也是能够的。

Java 也大同小异，不过说切实，代码量要大不少。为了干这些事件，大略须要导入这么些类：

// Java Code

import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.security.KeyFactory;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
import java.util.Base64;
import java.util.Base64.Decoder;
import java.util.Base64.Encoder;
import javax.crypto.Cipher;

而后是产生密钥对

// Java Code

KeyPairGenerator gen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
gen.initialize(1024);
KeyPair pair = gen.generateKeyPair();

Encoder base64Encoder = Base64.getEncoder();
String publicKey = base64Encoder.encodeToString(pair.getPublic().getEncoded());
String privateKey = base64Encoder.encodeToString(pair.getPrivate().getEncoded());

// 这里输入 PKCS#8，所以解密时须要用 PKCS8EncodedKeySpec
System.out.println(pair.getPrivate().getFormat());

产生的 publicKey 和 privateKey 都是纯纯的 Base64，没有其余内容（没有标头 / 标尾等）。

而后是解密过程……

// Java Code

String eCode = "k7M0hD....qvdk=";  // 再次申明，这是仅为演示写的阉割版数据

Decoder base64Decoder = Base64.getDecoder();
PKCS8EncodedKeySpec keySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(base64Decoder.decode(privateKey));
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");

Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, keyFactory.generatePrivate(keySpec));
byte[] data = cipher.doFinal(base64Decoder.decode(eCode));

System.out.println(new String(data, StandardCharsets.UTF_8));

写完 Java 是真累，所以，当前的后端示例就用 NodeJS 了 —— 不是 Java 的锅，次要是不想切环境。

下节看点：「注册」的 DEMO，平安传输和保留用户明码。

关于javascript:安全地在前后端之间传输数据-1技术预研

引

外围常识

JSEncrypt

C# 产生密钥并导出

JSEncrypt 导入公钥并加密

C# 验证能够解密 JSEncrypt 生成的密文

技术总结

关门放 Node

等等，还有 Java 呢

序幕

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关于javascript:安全地在前后端之间传输数据-1技术预研

引

外围常识

JSEncrypt

C# 产生密钥并导出

JSEncrypt 导入公钥并加密

C# 验证能够解密 JSEncrypt 生成的密文

技术总结

关门放 Node

等等，还有 Java 呢

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