【Node.js】crypto 与 WebCrypto：从 Legacy 到密码学

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// 反面示例：同步读取大文件，阻塞主循环
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const hash = crypto.createHash('sha256')
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const fileData = fs.readFileSync('./large-file.bin') // 同步读取 1GB 文件（阻塞）
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hash.update(fileData)
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const result = hash.digest('hex') // 继续阻塞

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const crypto = require('crypto')
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/**
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 * 生成 API 请求签名（HMAC-SHA256）
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 * @param {Object} params - 请求参数（如 orderId、amount）
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 * @param {string} secretKey - 客户端与服务器共享的密钥
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 * @returns {string} 签名结果（十六进制字符串）
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 */
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function generateApiSignature(params, secretKey) {
10
  // 1. 参数按字母升序排序（避免参数顺序导致签名不一致）
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  const sortedParams = Object.keys(params)
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    .sort()
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    .reduce((acc, key) => {
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      acc[key] = params[key]
15
      return acc
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    }, {})
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  // 2. 将参数拼接为 URL 格式字符串（如 "amount=100&orderId=123456&timestamp=1698543210"）
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  const paramString = new URLSearchParams(sortedParams).toString()
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  // 3. 生成 HMAC-SHA256 签名
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  const hmac = crypto.createHmac('sha256', secretKey)
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  hmac.update(paramString) // 传入拼接后的参数字符串
24
  return hmac.digest('hex') // 输出十六进制签名
25
}
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// 使用示例：生成订单请求的签名
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const params = {
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  orderId: '123456',
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  amount: 100,
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  timestamp: Date.now(), // 加入时间戳防止重放攻击
32
}
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const secretKey = 'my-server-secret-key' // 客户端与服务器共享的密钥
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const signature = generateApiSignature(params, secretKey)
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// 发送请求：将 params 和 signature 一起传给服务器
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const request = { params, signature }

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/**
2
 * 验证 API 请求签名（防止篡改）
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 * @param {Object} params - 请求参数
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 * @param {string} signature - 客户端传入的签名
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 * @param {string} secretKey - 共享密钥
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 * @returns {boolean} 签名是否有效
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 */
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function verifyApiSignature(params, signature, secretKey) {
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  // 1. 用同样的方法生成服务器端签名
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  const generatedSignature = generateApiSignature(params, secretKey)
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  // 2. 使用 timingSafeEqual 比较签名（避免计时攻击）
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  return crypto.timingSafeEqual(
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    Buffer.from(signature), // 客户端传入的签名
15
    Buffer.from(generatedSignature) // 服务器生成的签名
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  )
17
}
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// 使用示例：验证请求签名
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const isSignatureValid = verifyApiSignature(
21
  request.params,
22
  request.signature,
23
  secretKey
24
)
25
if (!isSignatureValid) {
26
  throw new Error('签名无效，请求可能被篡改')
27
}

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const fs = require('fs/promises')
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const { Readable } = require('stream')
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async function computeFileHashNode(
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  filePath,
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  algorithm = 'SHA-256',
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  chunkSize = 64 * 1024
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) {
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  const stream = fs.createReadStream(filePath, { highWaterMark: chunkSize })
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  const chunks = []
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  // 分块读取文件
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  for await (const chunk of stream) {
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    chunks.push(chunk)
15
  }
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  // 合并块并计算哈希
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  const combinedBuffer = Buffer.concat(chunks)
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  const hashBuffer = await crypto.subtle.digest(
20
    algorithm,
21
    combinedBuffer.buffer
22
  )
23
  return Array.from(new Uint8Array(hashBuffer))
24
    .map((b) => b.toString(16).padStart(2, '0'))
25
    .join('')
26
}

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/**
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 * 保存密钥到 LocalStorage（浏览器）
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 * @param {CryptoKey} key - WebCrypto 密钥
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 * @param {string} keyName - 存储键名
5
 */
6
async function saveKeyToLocalStorage(key, keyName = 'aes-key') {
7
  const jwk = await crypto.subtle.exportKey('jwk', key)
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  localStorage.setItem(keyName, JSON.stringify(jwk))
9
}
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/**
12
 * 从 LocalStorage 加载密钥（浏览器）
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 * @param {string} keyName - 存储键名
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 * @returns {Promise<CryptoKey>} WebCrypto 密钥
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 */
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async function loadKeyFromLocalStorage(keyName = 'aes-key') {
17
  const jwkStr = localStorage.getItem(keyName)
18
  if (!jwkStr) throw new Error('密钥未找到')
19
  const jwk = JSON.parse(jwkStr)
20
  return crypto.subtle.importKey(
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    'jwk',
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    jwk,
23
    { name: 'AES-GCM', length: 256 },
24
    true, // 是否允许提取密钥
25
    ['encrypt', 'decrypt'] // 密钥用途
26
  )
27
}
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// 使用示例：生成并存储密钥
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const aesKey = await crypto.subtle.generateKey(
31
  { name: 'AES-GCM', length: 256 },
32
  true,
33
  ['encrypt', 'decrypt']
34
)
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await saveKeyToLocalStorage(aesKey)
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// 加载密钥
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const loadedKey = await loadKeyFromLocalStorage()
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console.log('加载的密钥:', loadedKey)