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[WebAPIs] 資料加密 Crypto and Cipher

keywords: encryption, decryption, hash, ciphertext, bcrypt, cryptographic​

專有名詞​

加密（encryption）和摘要（digest）​

簡單來說，加密（encryption）指的是將純文字（plain text）透過金鑰（key）和加密演算法（encryption algorithm）轉換成加密後的密文（ciphertext, encrypted text）。加密後的內容可以透過相同的金鑰和演算法解密回原本的文字內容（original text）。

摘要（digest）則是將純文字（message）透過雜湊函式（hash function）產生成一段雜湊（hashes），通常雜湊的長度會是固定的，可以用來確保原本的文字內容沒有被他人竄改，但通常不能從雜湊解密回原本的文字內容。

加密（encrypt）雜湊（hashing）
輸入（純文字）plaintextmessage
加密過程cryptographic algorithmhash function
加密後稱作ciphertext文摘（digest）、hash codes、hash value、hashes，長度通常固定
解密可透過 key 解密不可解密（但可能被破解）
用途需要還原回原本的內容時確保資料內容沒被竄改
常見演算法AES, PGPMD5, SHA-1, SHA-2, SHA-256

雜湊（Hashing）通常可以用來儲存密碼，先家使用者輸入的密碼雜湊處理後，儲存到資料庫中，接著在使用者登入時，把輸入的密碼一樣透過雜湊處理，接著把它和儲存在資料庫中的雜湊比對，一樣的話即可登入。

**加鹽（salting）**指的是在進行雜湊前「將原本 message 的任意固定位置插入特定字串」，這麼做可以增加額外的安全性。一般來說，鹽不需要額外的加密，可以是隨機的文字。

實作：使用 Node 原生的 crypto​

資料加密：crypto.subtle.encrypt​

透過 crypto.subtle.encrypt(algorithm, key, data) 可以將原本的資料（plaintext）進行加密，會回傳 Promise，這個 Promise 又會回傳加密後的內容（ciphertext）：

// const result = crypto.subtle.encrypt(algorithm, key, data);
const encryptText = async (plainText, password) => {
  const ptUtf8 = new TextEncoder().encode(plainText);

  // 把 password 透過雜湊加密
  const pwUtf8 = new TextEncoder().encode(password);
  const pwHash = await crypto.subtle.digest('SHA-256', pwUtf8);

  // 加密要用的演算法
  const iv = crypto.getRandomValues(new Uint8Array(12));
  const alg = {
    name: 'AES-GCM',
    iv: iv,
  };

  // 把雜湊後 password 變成 key
  const key = await crypto.subtle.importKey('raw', pwHash, alg, false, ['encrypt']);

  return {
    iv,
    encBuffer: await crypto.subtle.encrypt(alg, key, ptUtf8),
  };
};

const plainText = 'I see the secrete';
const password = 'key';

encryptText(plainText, password).then((ciphertext) => {
  console.log(ciphertext);
});
  • password：拿這組 password 雜湊後變成加密用的 key
  • iv 指的是 initialization vector，可以想成是隨機種子向量，但解密的時候還需要用到它。

資料解密：crypto.subtle.encrypt​

透過 crypto.subtle.encrypt(algorithm, key, ciphertext) 可以將資料進行解密。這個方法會回傳一個 Promise，而這個 Promise 會回傳解密後的 plaintext：

const decryptText = async (ctBuffer, iv, password) => {
  // 把 password 拿進來進行雜湊處理
  const pwUtf8 = new TextEncoder().encode(password);
  const pwHash = await crypto.subtle.digest('SHA-256', pwUtf8);

  const alg = {
    name: 'AES-GCM',
    iv: iv,
  };

  // 把雜湊後 password 變成 key
  const key = await crypto.subtle.importKey('raw', pwHash, alg, false, ['decrypt']);

  const ptBuffer = await crypto.subtle.decrypt(alg, key, ctBuffer);
  const plaintext = new TextDecoder().decode(ptBuffer);

  return plaintext;
};

const plainText = 'I see the secrete';
const password = 'key';

encryptText(plainText, password).then((ciphertext) => {
  decryptText(ciphertext.encBuffer, ciphertext.iv, password).then((plainText) =>
    console.log('plainText', plainText),
  ); // 解碼出原本的文字
});

實作：使用 bcryptjs​

bcryptjs @ GitHub

const bcrypt = require('bcryptjs');
const encryptPassword = bcrypt.hashSync(password, bcrypt.genSaltSync(10), null),

// user.password if from database
const isSamePassword = bcrypt.compareSync(req.body.password, user.password)

參考​