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前言
最近发现一些成熟的 IM 服务消息传输都是经过加密进行传输的，所以使用 RSA 加密对此进行一次尝试
RSA 简介
RSA 是一种非对称加密算法，它由三位密码学家 Ron Rivest、Adi Shamir 和 Leonard Adleman 在 1977 年共同提出，以他们姓氏的首字母命名。RSA 算法是目前广泛使用的加密算法之一。
RSA 算法基于两个数学问题的难解性：大素数分解和求模幂运算的逆运算。它的核心思想是使用一对相关的密钥，一个公钥和一个私钥，其中公钥用于加密数据，私钥用于解密数据。公钥可以自由发布给任何人，而私钥则必须保密。
RSA 算法的安全性基于大数分解的困难性。目前没有已知的有效算法可以在合理的时间内分解大的复合数，所以 RSA 算法在实际应用中被广泛用于数据加密、数字签名和密钥交换等领域。
代码实现思路
阅读须知
本文使用 vite-vue，以及 node 的 koa 开发
本文使用 RSA 对数据进行加密
本文 web 端使用jsencrypt生成公钥和私钥，后端使用node-rsa生成
项目搭建
创建后端服务
初始化目录并安装依赖
npm init
pnpm i koa
pnpm i ts-node-dev
创建 index.ts
编写 server 测试
const Koa = require("koa");
const app = new Koa();
app.use(async (ctx) => {
ctx.body = "Hello World";
});
app.listen(3000);
使用 vite 初始化一个 vue 项目
pnpm create vite
pnpm install --save-dev @arco-design/web-vue
客户端和服务端密钥的生成
客户端
创建密钥
import JSEncrypt from "jsencrypt";
export const initConfigRSA = async () => {
const crypt = new JSEncrypt();
crypt.getKey();
const privateKey = crypt.getPrivateKey();
const publicKey = crypt.getPublicKey();
return { privateKey, publicKey };
};
加密数据
// 将字符串按照指定长度分割成数组
const splitString = (str: string, leng = 10) => {
const list = [];
let index = 0;
while (index < str.length) {
list.push(str.slice(index, (index += leng)));
}
return list;
};
export const encryption = (options: Object, key: string) => {
//先将发往服务端的数据转成字符串
const str = JSON.stringify(options);
const encrypt = new JSEncrypt();
//设置加密使用的公钥
encrypt.setPublicKey(key);
let data = "";
//由于加密的数据长度不能超过密钥的长度，所以我们要对加密的数据进行分段加密
const list = splitString(str);
for (const iterator of list) {
const res = encrypt.encrypt(iterator);
console.log(res);
if (res) {
data = data + res;
}
}
console.log(data);
//将字符串数据
const encoder = new TextEncoder();
const res = encoder.encode(data);
return res;
};
解密数据
export const decryption = (str: string, key: string) => {
const encrypt = new JSEncrypt();
encrypt.setPrivateKey(key);
let data = "";
const list = str.split("=");
for (const iterator of list) {
const res = encrypt.decrypt(iterator);
if (res) {
data = data + res;
}
}
return data || "";
};
实现效果
服务端
创建密钥
import NodeRSA from "node-rsa";
export const initConfigRSA = () => {
const key = new NodeRSA({ b: 1024 });
//此处使用`pkcs1`的原因是因为jsencrypt是使用pkcs1标准生成密钥的
key.setOptions({ encryptionScheme: "pkcs1" });
const privateKey = key.exportKey("pkcs8-private-pem");
const publicKey = key.exportKey("pkcs8-public-pem");
return { privateKey, publicKey };
};
加密数据
和客户端一样的逻辑
const splitString = (str: string, leng = 10) => {
const list: string[] = [];
let index = 0;
while (index < str.length) {
list.push(str.slice(index, (index += leng)));
}
return list;
};
export const encryption = (options: Object, key: string) => {
const str = JSON.stringify(options);
const encrypt = new NodeRSA(key, "pkcs8-public-pem");
encrypt.setOptions({ encryptionScheme: "pkcs1" });
let data = "";
const list = splitString(str);
for (const iterator of list) {
const res = encrypt.encrypt(iterator, "base64");
console.log(res);
if (res) {
data = data + res;
}
}
return data || "";
};
解密数据
export const decryption = (str: string, key: string) => {
const encrypt = new NodeRSA(key, "pkcs8-private-pem");
encrypt.setOptions({ encryptionScheme: "pkcs1" });
let data = "";
const list = str.split("=");
for (const iterator of list) {
const res = encrypt.decrypt(iterator + "=", "utf8");
if (res) {
data = data + res;
}
}
if (data) {
return JSON.parse(data);
}
return "";
};
实现效果
server 中创建 ws 服务
import http from "http";
import Koa from "koa";
import chalk from "chalk";
import WebSocket from "ws";
import { initConfigRSA } from "./configRSA";
const app = new Koa();
const useKeys = initConfigRSA();
console.log(useKeys);
let users: Map = new Map();
const server = http.createServer(app.callback());
const ws = new WebSocket.Server({
server,
});
server.listen(3000);
console.log("[" + chalk.green("http") + "]", "http://127.0.0.1:3000");
服务端 WS 监听
// 监听到客户端连接事件后将服务的公钥发往客户端
ws.on("connection", (client) => {
console.log("客户端已连接");
});
交换公钥
在客户端连接成功后将服务端公钥发送到客户端，后续中客户端发往服务端的数据将使用此公钥加密
client.send(
Buffer.from(
JSON.stringify({ type: "server", data: { server: useKeys.publicKey } })
)
);
效果如下
消息交换
客户端向服务端
客户端
const msg = encryption(data, serverPublicKey.value);
client.send(msg);
服务端
const message: { type: string; data: any } = decryption(
req.toString("utf8"),
useKeys.privateKey
);
效果如下
服务端向客户端
服务端
// 获取用户信息
const user = users.get(client.userId);
// 通过用户的公钥加密
const data = encryption(message, user!.publicKey);
客户端
//先将buffer解码
const decoder = new TextDecoder();
const data = decoder.decode(res);
//通过自己的私钥解密服务端发来的数据
const message = JSON.parse(decryption(data, useKeys.privateKey!));
3.效果如下
参考文档
TextEncoder
developer.mozilla.org/en-US/docs/…
jsencrypt和node-rsa实现参考
stackoverflow.com/questions/7…
stackoverflow.com/questions/3…
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