前言

現(xiàn)在是大數(shù)據(jù)時代，需要收集大量的個人信息用于統(tǒng)計。一方面它給我們帶來了便利，另一方面一些個人信息數(shù)據(jù)在無意間被泄露，被非法分子用于推銷和黑色產(chǎn)業(yè)。

2018 年 5 月 25 日，歐盟已經(jīng)強制執(zhí)行《通用數(shù)據(jù)保護條例》(General Data Protection Regulation，縮寫作 GDPR)。該條例是歐盟法律中對所有歐盟個人關(guān)于數(shù)據(jù)保護和隱私的規(guī)范。這意味著個人數(shù)據(jù)必須使用假名化或匿名化進行存儲，并且默認使用盡可能最高的隱私設(shè)置，以避免數(shù)據(jù)泄露。

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相信大家也都不想讓自己在外面“裸奔”。所以，作為前端開發(fā)人員也應(yīng)該盡量避免用戶個人數(shù)據(jù)的明文傳輸，盡可能的降低信息泄露的風(fēng)險。

看到這里可能有人會說現(xiàn)在都用 HTTPS 了，數(shù)據(jù)在傳輸過程中是加密的，前端就不需要加密了。其實不然，我可以在你發(fā)送 HTTPS 請求之前，通過谷歌插件來捕獲 HTTPS 請求中的個人信息，下面我會為此演示。所以前端數(shù)據(jù)加密還是很有必要的。

數(shù)據(jù)泄露方式

1. 中間人攻擊

中間人攻擊是常見的攻擊方式。詳細過程可以參見這里：

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E4%B8%AD%E9%97%B4%E4%BA%BA%E6%94%BB%E5%87%BB。大概的過程是中間人通過 DNS 欺騙等手段劫持了客戶端與服務(wù)端的會話。

客戶端、服務(wù)端之間的信息都會經(jīng)過中間人，中間人可以獲取和轉(zhuǎn)發(fā)兩者的信息。在 HTTP 下，前端數(shù)據(jù)加密還是避免不了數(shù)據(jù)泄露，因為中間人可以偽造密鑰。為了避免中間人攻擊，我們一般采用 HTTPS 的形式傳輸。

2. 谷歌插件

HTTPS 雖然可以防止數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中被劫持，但是在發(fā)送 HTTPS 之前，數(shù)據(jù)還是可以從谷歌插件中泄露出去。

因為谷歌插件可以捕獲 Network 中的所有請求，所以如果某些插件中有惡意的代碼還是可以獲取到用戶信息的，下面為大家演示。

所以光采用 HTTPS，一些敏感信息如果還是以明文的形式傳輸?shù)脑?，也是不安全的。如果?HTTPS 的基礎(chǔ)上再進行數(shù)據(jù)的加密，那相對來說就更好了。

加密算法介紹

1. 對稱加密

對稱加密算法，又稱為共享密鑰加密算法。在對稱加密算法中，使用的密鑰只有一個，發(fā)送和接收雙方都使用這個密鑰對數(shù)據(jù)進行加密和解密。

這就要求加密和解密方事先都必須知道加密的密鑰。其優(yōu)點是算法公開、計算量小、加密速度快、加密效率高;缺點是密鑰泄露之后，數(shù)據(jù)就會被破解。一般不推薦單獨使用。根據(jù)實現(xiàn)機制的不同，常見的算法主要有：

• AES(https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%AB%98%E7%BA%A7%E5%8A%A0%E5%AF%86%E6%A0%87%E5%87%86)
• ChaCha20 (https://zh.wikipedia.org/wiki/Salsa20#ChaCha20)、3DES (https://zh.wikipedia.org/wiki/3DES)等。

2. 非對稱加密

非對稱加密算法，又稱為公開密鑰加密算法。它需要兩個密鑰，一個稱為公開密鑰 (public key)，即公鑰;另一個稱為私有密鑰 (private key)，即私鑰。

他倆是配對生成的，就像鑰匙和鎖的關(guān)系。因為加密和解密使用的是兩個不同的密鑰，所以這種算法稱為非對稱加密算法。其優(yōu)點是算法強度復(fù)雜、安全性高;缺點是加解密速度沒有對稱加密算法快。常見的算法主要有：

• RSA (https://zh.wikipedia.org/wiki/RSA%E5%8A%A0%E5%AF%86%E6%BC%94%E7%AE%97%E6%B3%95)
• Elgamal (https://zh.wikipedia.org/wiki/ElGamal%E5%8A%A0%E5%AF%86%E7%AE%97%E6%B3%95)等。

3. 散列算法

散列算法又稱散列函數(shù)、哈希函數(shù)，是把消息或數(shù)據(jù)壓縮成摘要，使得數(shù)據(jù)量變小，將數(shù)據(jù)的格式固定成特定長度的值。一般用于校驗數(shù)據(jù)的完整性，平時我們下載文件就可以校驗 MD5 來判斷下載的數(shù)據(jù)是否完整。常見的算法主要有：

• MD4 (https://zh.wikipedia.org/wiki/MD4)
• MD5 (https://zh.wikipedia.org/wiki/MD5)
• SHA (https://zh.wikipedia.org/wiki/SHA%E5%AE%B6%E6%97%8F) 等。

實現(xiàn)方案

方案一：如果用對稱加密，那么服務(wù)端和客戶端都必須知道密鑰才行。那服務(wù)端勢必要把密鑰發(fā)送給客戶端，這個過程中是不安全的，所以單單用對稱加密行不通。

方案二：如果用非對稱加密，客戶端的數(shù)據(jù)通過公鑰加密，服務(wù)端通過私鑰解密，客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)實現(xiàn)加密沒問題?？蛻舳私邮軘?shù)據(jù)，需要服務(wù)端用公鑰加密，然后客戶端用私鑰解密。所以這個方案需要兩套公鑰和私鑰，需要在客戶端和服務(wù)端各自生成自己的密鑰。

方案三：如果把對稱加密和非對稱加密相結(jié)合?？蛻舳诵枰梢粋€對稱加密的密鑰 1，傳輸內(nèi)容與該密鑰 1進行對稱加密傳給服務(wù)端，并且把密鑰 1 和公鑰進行非對稱加密，然后也傳給服務(wù)端。服務(wù)端通過私鑰把對稱加密的密鑰 1 解密出來，然后通過該密鑰 1 解密出內(nèi)容。以上是客戶端到服務(wù)端的過程。如果是服務(wù)端要發(fā)數(shù)據(jù)到客戶端，就需要把響應(yīng)數(shù)據(jù)跟對稱加密的密鑰 1 進行加密，然后客戶端接收到密文，通過客戶端的密鑰 1 進行解密，從而完成加密傳輸。

總結(jié)：

以上只是列舉了常見的加密方案?？偟膩砜?，方案二比較簡單，但是需要維護兩套公鑰和私鑰，當(dāng)公鑰變化的時候，必須通知對方，靈活性比較差。方案三相對方案二來說，密鑰 1 隨時可以變化，并且不需要通知服務(wù)端，相對來說靈活性、安全性好點并且方案三對內(nèi)容是對稱加密，當(dāng)數(shù)據(jù)量大時，對稱加密的速度會比非對稱加密快。所以本文采用方案三給予代碼實現(xiàn)。

代碼實現(xiàn)

下面是具體的代碼實現(xiàn)(以登錄接口為例)，主要的目的就是要把明文的個人信息轉(zhuǎn)成密文傳輸。其中對稱加密庫使用的是 AES，非對稱加密庫使用的是RSA。

客戶端：

• AES 庫(aes-js)：https://github.com/ricmoo/aes-js
• RSA庫(jsencrypt)：https://github.com/travist/jsencrypt
• 具體代碼實現(xiàn)登錄接口

(1) 客戶端需要隨機生成一個 aesKey，在頁面加載完的時候需要從服務(wù)端請求 publicKey

let aesKey = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16]; // 隨機產(chǎn)生 
let publicKey = ""; // 公鑰會從服務(wù)端獲取 
 
// 頁面加載完之后，就去獲取公鑰 
window.onload = () => { 
  axios({ 
    method: "GET", 
    headers: { "content-type": "application/x-www-form-urlencoded" }, 
    url: "http://localhost:3000/getPub", 
  }) 
    .then(function (result) { 
      publicKey = result.data.data; // 獲取公鑰 
    }) 
    .catch(function (error) { 
      console.log(error); 
    }); 
}; 

2. aes 加密和解密方法

/** 
 * aes加密方法 
 * @param {string} text 待加密的字符串 
 * @param {array} key 加密key 
 */ 
function aesEncrypt(text, key) { 
  const textBytes = aesjs.utils.utf8.toBytes(text); // 把字符串轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)據(jù) 
 
  // 這邊使用CTR-Counter加密模式，還有其他模式可以選擇，具體可以參考aes加密庫 
  const aesCtr = new aesjs.ModeOfOperation.ctr(key, new aesjs.Counter(5)); 
 
  const encryptedBytes = aesCtr.encrypt(textBytes); // 進行加密 
  const encryptedHex = aesjs.utils.hex.fromBytes(encryptedBytes); // 把二進制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成十六進制 
 
  return encryptedHex; 
} 
 
/** 
 * aes解密方法 
 * @param {string} encryptedHex 加密的字符串 
 * @param {array} key 加密key 
 */ 
function aesDecrypt(encryptedHex, key) { 
  const encryptedBytes = aesjs.utils.hex.toBytes(encryptedHex); // 把十六進制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成二進制 
  const aesCtr = new aesjs.ModeOfOperation.ctr(key, new aesjs.Counter(5)); 
 
  const decryptedBytes = aesCtr.decrypt(encryptedBytes); // 進行解密 
  const decryptedText = aesjs.utils.utf8.fromBytes(decryptedBytes); // 把二進制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成utf-8字符串 
 
  return decryptedText; 
} 

3. 請求登錄

/** 
 * 登陸接口 
 */ 
function submitFn() { 
  const userName = document.querySelector("#userName").value; 
  const password = document.querySelector("#password").value; 
  const data = { 
    userName, 
    password, 
  }; 
 
  const text = JSON.stringify(data); 
  const sendData = aesEncrypt(text, aesKey); // 把要發(fā)送的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成字符串進行加密 
  console.log("發(fā)送數(shù)據(jù)", text); 
 
  const encrypt = new JSEncrypt(); 
  encrypt.setPublicKey(publicKey); 
  const encryptencrypted = encrypt.encrypt(aesKey.toString()); // 把aesKey進行非對稱加密 
 
  const url = "http://localhost:3000/login"; 
  const params = { id: 0, data: { param1: sendData, param2: encrypted } }; 
 
  axios({ 
    method: "POST", 
    headers: { "content-type": "application/x-www-form-urlencoded" }, 
    url: url, 
    data: JSON.stringify(params), 
  }) 
    .then(function (result) { 
      const reciveData = aesDecrypt(result.data.data, aesKey); // 用aesKey進行解密 
      console.log("接收數(shù)據(jù)", reciveData); 
    }) 
    .catch(function (error) { 
      console.log("error", error); 
    }); 
} 

服務(wù)端(Node)：

• AES庫(aes-js)：https://github.com/ricmoo/aes-js
• RSA 庫(node-rsa)：https://github.com/rzcoder/node-rsa
• 具體代碼實現(xiàn)登錄接口

(1) 引用加密庫

const http = require("http"); 
const aesjs = require("aes-js"); 
const NodeRSA = require("node-rsa"); 
const rsaKey = new NodeRSA({ b: 1024 }); // key的size為1024位 
let aesKey = null; // 用于保存客戶端的aesKey 
let privateKey = ""; // 用于保存服務(wù)端的公鑰 
 
rsaKey.setOptions({ encryptionScheme: "pkcs1" }); // 設(shè)置加密模式 

(2) 實現(xiàn) login 接口

http 
  .createServer((request, response) => { 
    response.setHeader("Access-Control-Allow-Origin", "*"); 
response.setHeader("Access-Control-Allow-Headers", "Content-Type"); 
    response.setHeader("Content-Type", "application/json"); 
switch (request.method) { 
      case "GET": 
        if (request.url === "/getPub") { 
          const publicKey = rsaKey.exportKey("public"); 
          privateKey = rsaKey.exportKey("private"); 
          response.writeHead(200); 
          response.end(JSON.stringify({ result: true, data: publicKey })); // 把公鑰發(fā)送給客戶端 
          return; 
        } 
        break; 
      case "POST": 
        if (request.url === "/login") { 
          let str = ""; 
          request.on("data", function (chunk) { 
            str += chunk; 
          }); 
          request.on("end", function () { 
            const params = JSON.parse(str); 
            const reciveData = decrypt(params.data); 
            console.log("reciveData", reciveData); 
            // 一系列處理之后 
 
            response.writeHead(200); 
            response.end( 
              JSON.stringify({ 
                result: true, 
                data: aesEncrypt( 
                  JSON.stringify({ userId: 123, address: "杭州" }), // 這個數(shù)據(jù)會被加密 
                  aesKey 
                ), 
              }) 
            ); 
          }); 
          return; 
        } 
        break; 
      default: 
        break; 
    } 
    response.writeHead(404); 
    response.end(); 
  }) 
  .listen(3000); 

3. 加密和解密方法

function decrypt({ param1, param2 }) { 
  const decrypted = rsaKey.decrypt(param2, "utf8"); // 解密得到aesKey 
  aesKey = decrypted.split(",").map((item) => { 
return +item; 
  }); 
 
  return aesDecrypt(param1, aesKey); 
} 
 
/** 
 * aes解密方法 
 * @param {string} encryptedHex 加密的字符串 
 * @param {array} key 加密key 
 */ 
function aesDecrypt(encryptedHex, key) { 
  const encryptedBytes = aesjs.utils.hex.toBytes(encryptedHex); // 把十六進制轉(zhuǎn)成二進制數(shù)據(jù) 
  const aesCtr = new aesjs.ModeOfOperation.ctr(key, new aesjs.Counter(5)); // 這邊使用CTR-Counter加密模式，還有其他模式可以選擇，具體可以參考aes加密庫 
 
  const decryptedBytes = aesCtr.decrypt(encryptedBytes); // 進行解密 
  const decryptedText = aesjs.utils.utf8.fromBytes(decryptedBytes); // 把二進制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成字符串 
 
  return decryptedText; 
} 
 
/** 
 * aes加密方法 
 * @param {string} text 待加密的字符串 
 * @param {array} key 加密key 
 */ 
function aesEncrypt(text, key) { 
  const textBytes = aesjs.utils.utf8.toBytes(text); // 把字符串轉(zhuǎn)成二進制數(shù)據(jù) 
  const aesCtr = new aesjs.ModeOfOperation.ctr(key, new aesjs.Counter(5)); 
 
  const encryptedBytes = aesCtr.encrypt(textBytes); // 加密 
  const encryptedHex = aesjs.utils.hex.fromBytes(encryptedBytes); // 把二進制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成十六進制 
 
  return encryptedHex; 
} 

完整的示例代碼：https://github.com/Pulset/FrontDataEncrypt

演示效果

總結(jié)

本文主要介紹了一些前端安全方面的知識和具體加密方案的實現(xiàn)。為了保護客戶的隱私數(shù)據(jù)，不管是 HTTP 還是 HTTPS，都建議密文傳輸信息，讓破解者增加一點攻擊難度吧。當(dāng)然數(shù)據(jù)加解密也會帶來一定性能上的消耗，這個需要各位開發(fā)者各自衡量了。