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（慚愧 ），提到了對稱與非對稱的混合加解密系統，點到為止而未涉及實踐，今次將就此展開，再續愛麗絲與鮑伯的前緣。
為什么
Javascript應用的安全傳輸，這事不是有SSL嗎，為什么要多此一舉呢？ 好問題，自己實現TSL是因為：
- SSL是基於瀏覽器的，是瀏覽器負責的安全性，這意味着，非瀏覽器應用得不到保護，即使你的服務器上安裝了證書
- SSL需要有明確的CA受信端，自頒發證書的對等端應用，顯然是使用不能
那么，這樣的場景是需要自實現 TSL 的：一台node服務器 和 一個electron桌面應用 之間的安全通信
怎么做
SSL是怎么做的呢？ 它的流程和之前提到的混合密碼系統是一樣：公私鑰和對稱算法混合應用，在安全和性能之間取得平衡（更為具體的流程請參見 HTTPS/SSL原理及Ruby實現）。
用啥做
既然要保障的是Javascript應用的傳輸安全，那自然需要在npm上網羅一下，感謝社區，讓我找到了 node-forge 。它是這么介紹自己的：
JavaScript implementations of network transports, cryptography, ciphers, PKI, message digests, and various utilities.
功能似乎很全，然后，關於性能，這貨在評測中表現頗為優秀：
- 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，也提供了一個byte buffer的實現：ByteStringBuffer，inspect一下，是不是很眼熟：
更多的介紹可參見 官方repo文檔 和 Node.js加解密
動手實踐
需求
有一個頁面，通過ajax的方式與node的后端通信，我希望能把各種請求(GET/POST/PUT/DELETE)里的某個參數加密（假設為id好了）
准備工作
頒發一對公私鑰：
openssl genrsa -out prv.key openssl rsa -in prv.key -pubout > pub.key
公鑰給頁面用來做加密：
-----BEGIN PUBLIC KEY----- MFwwDQYJKoZIhvcNAQEBBQADSwAwSAJBAKPLxKHePPC3OusMSYqPymDuuUpojM00 OF66DkWizWoein2b7n/lTUqwtiEkwY0ZZkDvktfjijpiDJMp4xscN18CAwEAAQ== -----END PUBLIC KEY-----
私鑰給后端用來解密：
-----BEGIN RSA PRIVATE KEY----- MIIBPAIBAAJBAKPLxKHePPC3OusMSYqPymDuuUpojM00OF66DkWizWoein2b7n/l TUqwtiEkwY0ZZkDvktfjijpiDJMp4xscN18CAwEAAQJBAJsMZ3zmV39xoxcekXrV dDhfogw6fZY96WJZ8uqeGp5o+E8kIiwSvVPJJ/ktntSeGdz82BKip6CB7Pw28iuM CiECIQDZESt+cflsbSLydOX8Ioo4PGDw7ftJT4YMlUHvIaOZDwIhAMEsm4v0CSm5 4sXODT546WrnrCECk7Yi1pAwqcSmIlyxAiAyvejE7i+4QOricqEwh4J4EuU2bOtI /+X+GwYGuH5d0QIhAITnDMk4B4nWoweWIRSHGYh8hbdcT4Xy6A3h/RsXdfKxAiEA luBD4h2dSlbNwjFyb3bRW+1Kc4PbMFOPCX6ip5PGFQ4= -----END RSA PRIVATE KEY-----
頁面端
先clone一份node-forge源碼，安裝完依賴，再生成bundle：
git clone https://github.com/digitalbazaar/forge && cd forge npm install npm run bundle
然后就能得到一個完整的forge包：js/forge.bundle.js，在頁面中引用它：
<script src="js/forge.bundle.js"></script> <script src="js/jquery.min.js"></script> //jQuery 假定你也是用的
一如之前設計的，我們要山寨的TSL是基於RSA+AES的混合方案，縱然有node-forge這么老卵的包，也還是需要自己寫點工具方法的：
//aes對稱加密，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公鑰加密，傳入: 公鑰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形式轉成能夠傳輸的hex形式
function _serialize(obj) {
return forge.util.bytesToHex(obj);
}
頁面與后端的傳輸邏輯也就相對容易實施了：
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);
//后端對稱解密id原文需要用到的的key和iv，被rsa加密后序列化傳輸:
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: {}})
.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');
頁面上如此調用：
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
后端一切從簡，假定web框架用的express 4.x，依然需要先安裝node-forge包：
npm install node-forge --save
縱然老卵，工具方法還是要自己寫的：
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-----`;
寫個中間件，嘗試解密請求並判定是否合法：
function _check_api_request(req, res, next) {
//...blabla
try { //出錯必定為非法請求
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));
//注入id
req.id = _decrypt_by_aes(cipher_id, cipher_k, cipher_v);
} catch(err) { return res.sendStatus(401); }
return next();
}
小結
至此，關於Javascript的TSL實踐告一段落，其實上面的例子可以做得更魯棒一些，加上CheckSum也是好的選擇，有時間的話，擇日將再整理一版跨語言的加解密方案。
參考
- Node.js加解密 http://www.jianshu.com/p/85f152944527
- HTTPS/SSL原理及Ruby實現 http://foobar.me/2011/05/19/https-ssl-yuan-li-ji-ruby-shi-xian/
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