原文地址：http://www.moye.me/2015/12/19/protect_jsapp_tsl_by_using_node-forge/
引子
半年前的最后一次更新（惭愧 ），提到了对称与非对称的混合加解密系统，点到为止而未涉及实践，今次将就此展开，再续爱丽丝与鲍伯的前缘。
为什么
Javascript应用的安全传输，这事不是有SSL吗，为什么要多此一举呢？ 好问题，自己实现TSL是因为：
- SSL是基于浏览器的，是浏览器负责的安全性，这意味着，非浏览器应用得不到保护，即使你的服务器上安装了证书
- SSL需要有明确的CA受信端，自颁发证书的对等端应用，显然是使用不能
那么，这样的场景是需要自实现 TSL 的：一台node服务器 和 一个electron桌面应用 之间的安全通信
怎么做
SSL是怎么做的呢？ 它的流程和之前提到的混合密码系统是一样：公私钥和对称算法混合应用，在安全和性能之间取得平衡（更为具体的流程请参见 HTTPS/SSL原理及Ruby实现）。
用啥做
既然要保障的是Javascript应用的传输安全，那自然需要在npm上网罗一下，感谢社区，让我找到了 node-forge 。它是这么介绍自己的：
JavaScript implementations of network transports, cryptography, ciphers, PKI, message digests, and various utilities.
功能似乎很全，然后，关于性能，这货在评测中表现颇为优秀：
- http://dominictarr.github.io/crypto-bench/
- http://cryptojs.altervista.org/test/simulate-threading-speed_test.html
任何加解密都需要操作 bytes，在node-forge里，也提供了一个byte buffer的实现：ByteStringBuffer，inspect一下，是不是很眼熟：
更多的介绍可参见 官方repo文档 和 Node.js加解密
动手实践
需求
有一个页面，通过ajax的方式与node的后端通信，我希望能把各种请求(GET/POST/PUT/DELETE)里的某个参数加密（假设为id好了）
准备工作
颁发一对公私钥：
openssl genrsa -out prv.key openssl rsa -in prv.key -pubout > pub.key
公钥给页面用来做加密：
-----BEGIN PUBLIC KEY----- MFwwDQYJKoZIhvcNAQEBBQADSwAwSAJBAKPLxKHePPC3OusMSYqPymDuuUpojM00 OF66DkWizWoein2b7n/lTUqwtiEkwY0ZZkDvktfjijpiDJMp4xscN18CAwEAAQ== -----END PUBLIC KEY-----
私钥给后端用来解密：
-----BEGIN RSA PRIVATE KEY----- MIIBPAIBAAJBAKPLxKHePPC3OusMSYqPymDuuUpojM00OF66DkWizWoein2b7n/l TUqwtiEkwY0ZZkDvktfjijpiDJMp4xscN18CAwEAAQJBAJsMZ3zmV39xoxcekXrV dDhfogw6fZY96WJZ8uqeGp5o+E8kIiwSvVPJJ/ktntSeGdz82BKip6CB7Pw28iuM CiECIQDZESt+cflsbSLydOX8Ioo4PGDw7ftJT4YMlUHvIaOZDwIhAMEsm4v0CSm5 4sXODT546WrnrCECk7Yi1pAwqcSmIlyxAiAyvejE7i+4QOricqEwh4J4EuU2bOtI /+X+GwYGuH5d0QIhAITnDMk4B4nWoweWIRSHGYh8hbdcT4Xy6A3h/RsXdfKxAiEA luBD4h2dSlbNwjFyb3bRW+1Kc4PbMFOPCX6ip5PGFQ4= -----END RSA PRIVATE KEY-----
页面端
先clone一份node-forge源码，安装完依赖，再生成bundle：
git clone https://github.com/digitalbazaar/forge && cd forge npm install npm run bundle
然后就能得到一个完整的forge包：js/forge.bundle.js，在页面中引用它：
<script src="js/forge.bundle.js"></script> <script src="js/jquery.min.js"></script> //jQuery 假定你也是用的
一如之前设计的，我们要山寨的TSL是基于RSA+AES的混合方案，纵然有node-forge这么老卵的包，也还是需要自己写点工具方法的：
//aes对称加密，返回: 密文/key/iv
function _encrypt_by_aes(message) {
var key = forge.random.getBytesSync(32);
var iv = forge.random.getBytesSync(32);
var cipher = forge.cipher.createCipher(‘AES-CBC‘, key);
cipher.start({iv: iv});
cipher.update(forge.util.createBuffer(message));
cipher.finish();
var encrypted = cipher.output;
return {encrypted: encrypted, key: key, iv: iv};
}
//rsa公钥加密，传入: 公钥PEM形式
function _encrypt_by_rsa(message, pubkey) {
var pki = forge.pki;
var publicKey = pki.publicKeyFromPem(pubkey);
return publicKey.encrypt(message);
}
//序列化：把密文binary形式转成能够传输的hex形式
function _serialize(obj) {
return forge.util.bytesToHex(obj);
}
页面与后端的传输逻辑也就相对容易实施了：
function _normalize(url, kvset) {
var api_url = url + ‘?‘;
for (var k in kvset) {
api_url += k + ‘=‘ + kvset[k] + ‘&‘;
}
return api_url;
}
function _transfer_wrapper(type) {
return function(id, pubkey, url, cb_success, cb_err) {
var _cipher = _encrypt_by_aes(id);
var _cipher_id = _serialize(_cipher.encrypted);
//后端对称解密id原文需要用到的的key和iv，被rsa加密后序列化传输:
var _cipher_key = _serialize(_encrypt_by_rsa(_serialize(_cipher.key), pubkey));
var _cipher_iv = _serialize(_encrypt_by_rsa(_serialize(_cipher.iv), pubkey));
var api_url = _normalize(access_url, {
key: _cipher_key,
iv: _cipher_iv,
id: _cipher_id
});
$.ajax({type: type, url: api_url, data: body})
.done(cb_success)
.fail(cb_err);
};
}
$.fn.API_GET = _transfer_wrapper(‘GET‘);
$.fn.API_POST = _transfer_wrapper(‘POST‘);
$.fn.API_PUT = _transfer_wrapper(‘PUT‘);
$.fn.API_DELETE = _transfer_wrapper(‘DELETE‘);
页面上如此调用：
var pubkey = `-----BEGIN PUBLIC KEY-----
MFwwDQYJKoZIhvcNAQEBBQADSwAwSAJBAKPLxKHePPC3OusMSYqPymDuuUpojM00
OF66DkWizWoein2b7n/lTUqwtiEkwY0ZZkDvktfjijpiDJMp4xscN18CAwEAAQ==
-----END PUBLIC KEY-----`;
var id = ‘b5a98f0a-73a2-403a-b6fe-a7cc712169a8‘; //被加密的id
var url = ‘http://example.org/api‘;
function success(data){
console.log(‘SUCCESS‘, data);
}
function error(err){
console.log(‘ERR‘, err);
}
$.fn.API_POST(id, pubkey, url, success, error);
node.js 后端
后端一切从简，假定web框架用的express 4.x，依然需要先安装node-forge包：
npm install node-forge --save
纵然老卵，工具方法还是要自己写的：
var forge = require(‘node-forge‘);
function _decrypt_by_aes(encrypted, key, iv) {
var decipher = forge.cipher.createDecipher(‘AES-CBC‘, key);
decipher.start({iv: iv});
decipher.update(encrypted);
decipher.finish();
return decipher.output;
}
function _decrypt_by_rsa(encrypted, prvkey) {
var pki = forge.pki;
var privateKey = pki.privateKeyFromPem(prvkey);
return privateKey.decrypt(encrypted);
}
function _deserialize(hex) {
var buffer = forge.util.hexToBytes(hex);
return forge.util.createBuffer(buffer, ‘raw‘);
}
var private_key = `-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----
MIIBPAIBAAJBAKPLxKHePPC3OusMSYqPymDuuUpojM00OF66DkWizWoein2b7n/l
TUqwtiEkwY0ZZkDvktfjijpiDJMp4xscN18CAwEAAQJBAJsMZ3zmV39xoxcekXrV
dDhfogw6fZY96WJZ8uqeGp5o+E8kIiwSvVPJJ/ktntSeGdz82BKip6CB7Pw28iuM
CiECIQDZESt+cflsbSLydOX8Ioo4PGDw7ftJT4YMlUHvIaOZDwIhAMEsm4v0CSm5
4sXODT546WrnrCECk7Yi1pAwqcSmIlyxAiAyvejE7i+4QOricqEwh4J4EuU2bOtI
/+X+GwYGuH5d0QIhAITnDMk4B4nWoweWIRSHGYh8hbdcT4Xy6A3h/RsXdfKxAiEA
luBD4h2dSlbNwjFyb3bRW+1Kc4PbMFOPCX6ip5PGFQ4=
-----END RSA PRIVATE KEY-----`;
写个中间件，尝试解密请求并判定是否合法：
function _check_api_request(req, res, next) {
//...blabla
try { //出错必定为非法请求
var key = _deserialize(req.query.key);
var iv = _deserialize(req.query.iv);
var cipher_id = _deserialize(req.query.id);
var cipher_k = _deserialize(_decrypt_by_rsa(key.data, private_key));
var cipher_v = _deserialize(_decrypt_by_rsa(iv.data, private_key));
var id = _decrypt_by_aes(cipher_id, cipher_k, cipher_v);
} catch(err) { return res.sendStatus(401); }
return res.sendStatus(200);
}
小结
至此，关于Javascript的TSL实践告一段落，其实上面的例子可以做得更鲁棒一些，加上CheckSum也是好的选择，有时间的话，择日将再整理一版跨语言的加解密方案。
参考
- Node.js加解密 http://www.jianshu.com/p/85f152944527
- HTTPS/SSL原理及Ruby实现 http://foobar.me/2011/05/19/https-ssl-yuan-li-ji-ruby-shi-xian/
更多文章请移步我的blog新地址： http://www.moye.me/
时间： 2024-08-02 14:52:31