NodeJS加解密之Crypto

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互联网时代，网络上的数据量每天都在以惊人的速度增长。同时，各类网络安全问题层出不穷。在信息安全重要性日益凸显的今天，作为一名开发者，需要加强对安全的认识，并通过技术手段增强服务的安全性。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，但速度会非常慢。Nodejs用C/C++实现这些算法后，通过cypto这个模块暴露为JavaScript接口，这样用起来方便，运行速度也快。

编码方式

为什么信息传输需要编码？

在开发加密解密数据的时候碰到需要把加密好的字节数组转换成 String 对象用于网络传输的需求，如果把字节数组直接转换成 UTF-8 等编码方式的话肯定会存在某些编码没有对应的字符(8bit只能表示128个字符)，在编码和解析过程中会出错，不能正确地表达信息。这时就可以通过常用的二进制数据编码方式 Base64 编码或者 Hex 编码来实现。

hex编码

• 编码原理

将一个8位的字节数据用两个16进制数表示出来

1. 将8位二进制码重新分组成两个4位的字节
2. 其中一个字节的低4位是原字节的高4位，另一个字节的低4位是原数据的低4位
3. 高4位都补0，然后输出这两个字节对应的十六进制数字作为编码

• 例子

ASCII码：A(65)

二进制码:0100 0001

重新分组: 00000100  00000001

十六进制: 4         1

Hex编码：41

就算原文件是纯英文内容，编码后内容也和原文完全不一样，普通人难以阅读但由于只有16个字符，听说一些程序员大牛能够记下他们的映射关系，从而达到读hex编码和读原文一样的效果。另外，数据在经过hex编码后，空间占用变成了原来的2倍。

base64编码

• 编码原理

Base64编码是通过64个字符来表示二进制数据，64个字符表示二进制数据只能表示6位，所以它可以通过4个 Base64字符来表示3个字节，如下是Base64的字符编码表

• 举个Base64编码的例子，图就很浅显易懂了

• 字符串长度不是3的倍数时补0，也就是“=”

由64个字符组成，比hex编码更难阅读，但由于每3个字节会被编码为4个字符。

所以，空间占用会是原来的4/3，比hex要节省空间。另外要注意的是，虽然Base64编码后的数据难以阅读，但不能将其作为加密算法使用，因为它解码都不需要你提供密钥啊

urlencode编码

• 编码原理

urlencode编码，看名字就就知道是设计给url编码的对于a-z，A-Z，0-9，.，-和_ ，urlencode都不会做任何处理原样输出，而其它字节会被编码为%xx(16进制)的形式，其中xx就是这个字节对应的hex编码。 由于英文字符原样保留，对于以英文为主的内容，可读性最好，空间占用几乎不变，而对于非英文内容，每个字节会被编码为%xx的3个字符，空间占用是原来的3倍，所以urlencode是一个对英文友好的编码方案。

Hash

摘要：将不固定长度的消息作为输入Hash函数，生成固定长度的输出，这段输出称之为摘要

适用场景：敏感信息的校验和存储、验证消息完整 & 未被篡改

特点

1. 输出长度固定：输入长度不固定，输出长度固定（因算法而异，常见的有MD5、SHA系列）。
2. 运算不可逆：已知运算结果的情况下，无法通过通过逆运算得到原始字符串。
3. 高度离散：输入的微小变化，可导致运算结果差异巨大。
4. 弱碰撞性：不同输入的散列值可能相同。

以MD5为例

MD5（Message-Digest Algorithm）是计算机安全领域广泛使用的散列函数（又称哈希算法、摘要算法），主要用来确保消息的完整和一致性。

常见的应用场景：密码保护、下载文件校验等。

应用场景

1. 文件完整性校验：比如从网上下载一个软件，一般网站都会将软件的md5值附在网页上，用户下载完软件后，可对下载到本地的软件进行md5运算，然后跟网站上的md5值进行对比，确保软件的完整性
2. 密码保护：将md5后的密码保存到数据库，而不是保存明文密码，避免拖库等事件发生后，明文密码泄漏。
3. 防篡改：比如数字证书的防篡改，就用到了摘要算法。（当然还要结合数字签名等手段）

简单的md5运算

• hash.digest([encoding])

计算摘要。encoding可以是hex、base64或其他。如果声明了encoding，那么返回字符串。否则，返回Buffer实例。注意，调用hash.digest()后，hash对象就作废了，再次调用就会报错。

• hash.update(data[, input_encoding])

input_encoding可以是utf8、ascii或者其他。如果data是字符串，且没有指定 input_encoding，则默认是utf8。注意，hash.update()方法可以调用多次。

const crypto = require('crypto');
const fs = require('fs');

const FILE_PATH = './index.txt'
const ENCODING = 'hex';