前言
如今，数据安全和隐私保护变得至关重要。本文旨在引领大家探索前端数据加密与解密的基本概念，并介绍常用的加密算法，让大家深入了解数据加解密的世界，探究其背后的原理、最佳实践和常见应用场景。
前端主流加密方式
-
对称加密
对称加密使用相同的密钥来加密和解密数据。常见的对称加密算法包括
AES（高级加密标准）、DES（数据加密标准）和3DES。 -
非对称加密
非对称加密使用一对密钥，即公钥和私钥。公钥用于加密数据，私钥用于解密数据。算法示例：常见的非对称加密算法包括
RSA、DSA和SM2。 -
散列加密
散列加密是用于创建数据的固定长度哈希值的过程。哈希值通常是不可逆的。算法示例：常见的散列算法包括
SHA-256、MD5和SHA-1。 -
混淆加密
混淆加密是通过混淆代码或者加入噪音的方式来增强安全性，常见的方式有代码混淆、字符替换等。不是一种加密算法。
总结
- 对称加密使用相同的密钥进行加密和解密，适用于快速加密和解密大量数据。
- 非对称加密使用一对密钥，公钥用于加密，私钥用于解密，适用于安全通信和数字签名。
- 散列加密用于生成数据的固定长度哈希值，通常不可逆，用于数据完整性验证。
- 混淆加密是一种用于隐藏代码或数据的技术，不是标准的加密方法，常用于软件保护。
sm2 加密（非对称）
SM2是一种非对称加密算法，使用公钥进行加密，私钥进行解密。- 椭圆曲线密码算法：
SM2基于椭圆曲线密码算法（Elliptic Curve Cryptography，ECC）实现。 - 密钥长度：
SM2的密钥长度为256位（32字节）。 - 安全性：
SM2具有较高的安全性，适用于数字签名、密钥交换、身份认证等场景。 - 应用场景：
SM2广泛应用于数字证书、电子签名、安全通信等领域。
miniprogram-sm-crypto
miniprogram-sm-crypto 是专门为微信小程序环境开发的国密加密库。它被设计用于在微信小程序中进行加密操作。『官网地址』
安装
npm install miniprogram-sm-crypto --save
获取公私钥
const sm2 = require("miniprogram-sm-crypto").sm2;
const keyPair = sm2.generateKeyPairHex();
const publicKey = keyPair.publicKey;
const privateKey = keyPair.privateKey;
console.log("公钥:", publicKey);
console.log("私钥:", privateKey);
打印结果
实例
封装文件
// 引入 miniprogram-sm-crypto 库中的 SM2 模块
const sm2 = require("miniprogram-sm-crypto").sm2;
// SM2加密函数
function sm2Encrypt(msgString) {
let msg = msgString;
// 检查传入的消息是否为字符串，如果不是字符串则转换为 JSON 字符串
if (typeof msgString !== "string") {
msg = JSON.stringify(msgString);
}
let cipherMode = 1; // 加密模式固定为1
let publicKey =
"你的sm2公钥"; // SM2公钥
// 使用 SM2 加密算法对消息进行加密
let encryptData = sm2.doEncrypt(msg, publicKey, cipherMode); // 加密结果
return encryptData;
}
// SM2解密函数
function sm2Decrypt(msgString) {
let msg = msgString;
let cipherMode = 1; // 解密模式固定为1
let privateKey = "你的sm2私钥"; // SM2私钥
// 使用 SM2 解密算法对消息进行解密
let decryptData = sm2.doDecrypt(msg, privateKey, cipherMode); // 解密结果
return decryptData;
}
// 导出加密和解密函数
module.exports = {
sm2Encrypt,
sm2Decrypt,
};
使用文件
const {
sm2Encrypt,sm2Decrypt} = require('../../utils/index');//引入加密模块
onLoad(){
// 加密数据
const originalData = {
name: 'Alice',
age: 30
};
const encryptedData = sm2Encrypt(originalData);
// 解密数据
const decryptedData = sm2Decrypt(encryptedData);
console.log('加密后的数据:', encryptedData);
console.log('解密后的数据:', JSON.parse(decryptedData));
}
打印结果
sm-crypto
sm-crypto 是适用于 Node.js 环境的国密加密库。它可以在 Node.js 中使用，但不适用于浏览器或微信小程序环境。『官网地址』
安装
npm install --save sm-crypto
获取公私钥
const sm2 = require('sm-crypto').sm2;
let keypair = sm2.generateKeyPairHex();
let publicKey = keypair.publicKey; // 公钥
let privateKey = keypair.privateKey; // 私钥
console.log("公钥: ", publicKey);
console.log("私钥: ", privateKey);
打印结果
实例
封装文件
import smCrypto from 'sm-crypto';
const sm2 = require('sm-crypto').sm2;
// 生成密钥对
let keypair = sm2.generateKeyPairHex();
let publicKey = keypair.publicKey; // 公钥
let privateKey = keypair.privateKey; // 私钥
export default {
// 使用公钥加密数据
encrypt(data) {
try {
return smCrypto.sm2.doEncrypt(data, publicKey, 1);
} catch (error) {
console.error("Encryption error: " + error.message);
return null;
}
},
// 使用私钥解密数据
decrypt(encryptedData) {
try {
return smCrypto.sm2.doDecrypt(encryptedData, privateKey, 1);
} catch (error) {
console.error("Decryption error: " + error.message);
return null;
}
},
// 使用私钥对数据进行签名
sign(data) {
try {
return smCrypto.sm2.doSignature(data, privateKey);
} catch (error) {
console.error("Signature error: " + error.message);
return null;
}
},
// 使用公钥验证数据的签名
verify(data, signature) {
try {
return smCrypto.sm2.doVerifySignature(data, signature, publicKey);
} catch (error) {
console.error("Signature verification error: " + error.message);
return false;
}
},
// 计算数据的哈希值
hash(data) {
try {
return smCrypto.sm3(data);
} catch (error) {
console.error("Hash calculation error: " + error.message);
return null;
}
},
// 使用公钥加密 JSON 对象
encryptObject(data) {
try {
const dataStr = JSON.stringify(data);
const encryptedData = smCrypto.sm2.doEncrypt(dataStr, publicKey, 1);
return encryptedData;
} catch (error) {
console.error("Object encryption error: " + error.message);
return null;
}
},
// 使用私钥解密加密的 JSON 对象
decryptObject(encryptedData) {
try {
const decryptedDataStr = smCrypto.sm2.doDecrypt(encryptedData, privateKey, 1);
const decryptedData = JSON.parse(decryptedDataStr);
return decryptedData;
} catch (error) {
console.error("Object decryption error: " + error.message);
return null;
}
}
};
main.js文件
import smCrypto from './utils/smCrypto';
Vue.prototype.$smCrypto = smCrypto;
任意使用文件
mounted() {
// 加密对象
const originalData = {
name: "John", age: 30 };
const encryptedData = this.$smCrypto.encryptObject(originalData);
console.log("加密后的对象:", encryptedData);
// 解密对象
const decryptedData = this.$smCrypto.decryptObject(encryptedData);
console.log("解密后的对象:", decryptedData);
},
打印结果
04补位问题
在 SM2 算法中，对于加密的数据，需要进行 04 补位，以确保数据的长度符合 SM2 算法的要求。但上面我们使用的是 sm-crypto 库，该库已经封装了 04 补位的功能，所以就不需要手动进行 04 补位操作。当调用 smCrypto.sm2.doEncrypt 方法时，该方法会自动进行 04 补位操作。同样，当调用 smCrypto.sm2.doDecrypt 方法时，该方法也会自动去除 04 补位。
sm4 加密（对称）
SM4是一种对称加密算法，使用相同的密钥进行加密和解密。- 块密码算法：
SM4以128位（16字节）的分组大小进行加密，对每个分组进行独立的加密操作。 - 密钥长度：
SM4的密钥长度为128位（16字节）。 - 加密速度：
SM4具有较高的加密速度，适用于大量数据的加密和解密操作。 - 应用场景：
SM4广泛应用于数据加密、网络通信、存储介质加密等领域。
实例
封装文件
// 导入'miniprogram-sm-crypto'包中的sm4模块
const sm4 = require('miniprogram-sm-crypto').sm4;
// 以十六进制格式定义加密密钥
const hexKey = "yuorpasword";
// 使用TextEncoder将十六进制密钥转换为字节数组
const keyBytes = new TextEncoder().encode(hexKey);
// 使用SM4算法的加密函数
function sm4Encrypt(text) {
// 使用指定的参数使用SM4算法对文本进行加密
const cipherText = sm4.encrypt(text, keyBytes);
return cipherText;
}
// 使用SM4算法的解密函数
function sm4Decrypt(text) {
// 使用指定的参数使用SM4算法对文本进行解密
const decryptedText = sm4.decrypt(text, keyBytes);
return decryptedText;
}
// 导出加密和解密函数以供外部使用
module.exports = {
sm4Encrypt,
sm4Decrypt
};
使用文件
const plaintext = "Hello, World!";
const encryptedText = util.sm4Encrypt(plaintext);
console.log("加密后的文本：", encryptedText);
const decryptedText = util.sm4Decrypt(encryptedText);
console.log("解密后的文本：", decryptedText);
打印结果
注意
此方法在微信开发者工具中使用没有任何问题，但是在移动设备上，可能会遇到 TextEncoder 未定义的问题。这是因为 TextEncoder 是 Web API 的一部分，而移动设备的环境可能不支持该 API。为了解决这个问题，需要使用一个 polyfill 来提供 TextEncoder 的功能。通过安装 text-encoding 库来提供 TextEncoder 的 polyfill。
npm install text-encoding
const {
TextEncoder } = require('text-encoding');
const sm4 = require('miniprogram-sm-crypto').sm4;
const hexKey = "yuorpasword";
const keyBytes = new TextEncoder().encode(hexKey);
// 加密函数
function sm4Encrypt(text) {
const cipherText = sm4.encrypt(text, keyBytes);
return cipherText;
}
// 解密函数
function sm4Decrypt(text) {
const decryptedText = sm4.decrypt(text, keyBytes);
return decryptedText;
}
module.exports = {
sm4Encrypt,
sm4Decrypt
};
MD5 加密（不可逆）
MD5 是一种单向哈希算法，即将任意长度的“消息”经过哈希运算，生成一个 128 位的“指纹”。使用 MD5 加密可以将原始的字符串转化为不可逆的密文，从而保证数据在传输中不被篡改，提高安全性。在前端中，我们可以通过 JS 库调用 md5 加密函数进行字符串加密，以保护用户信息。
安装
npm install --save js-md5
1. 常规使用
<script>
import md5 from "js-md5";
export default {
mounted() {
const hashedText = md5("123456789");
console.log("加密后:", hashedText);
},
};
</script>
2. 加盐使用
为了增强加密的安全性，我们可以在原始字符串的基础上再加上一段随机的字符串，这个字符串就是“盐”。
<script>
import md5 from "js-md5";
export default {
mounted() {
const hashedText = md5("123456789");
console.log("加密后:", "hello world" + hashedText);
},
};
</script>
3. 多次加密使用
为了提高加密的强度，我们可以将加密结果再次进行 md5 加密，多次加密后的结果更加难以破解。
<script>
import md5 from "js-md5";
export default {
mounted() {
const hashedText = md5(md5("123456789"));
console.log("加密后:", hashedText);
},
};
</script>
md5使用注意事项
- 不要使用固定的密钥进行加密，否则容易被破解。应该采用随机密钥或者动态生成密钥进行加密。
- 不要将加密算法公开，否则可能会被攻击者破解。应该将加密算法保密，仅在需要的场合使用。
- 即使在前端进行加密，也应该在后端进行加密验证，以增强应用的安全性。