背景

:::info 现在是大数据时代，需要收集大量的个人信息用于统计。一方面它给我们带来了便利，另一方面一些个人信息数据在无意间被泄露，被非法分子用于推销和黑色产业。

2018 年 5 月 25 日，欧盟已经强制执行《通用数据保护条例》（General Data Protection Regulation，缩写作 GDPR）。该条例是欧盟法律中对所有欧盟个人关于数据保护和隐私的规范。这意味着个人数据必须使用假名化或匿名化进行存储，并且默认使用尽可能最高的隐私设置，以避免数据泄露

所以，作为前端开发人员也应该尽量避免用户个人数据的明文传输，尽可能的降低信息泄露的风险。
笔者所在公司开发的内部管理系统涉及大量人员的敏感信息。所以前端数据加密还是很有必要的。

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一、数据泄漏方式

• 中间人攻击中间人攻击是常见的攻击方式。详细过程可以参见这里。大概的过程是中间人通过 DNS 欺骗等手段劫持了客户端与服务端的会话。

客户端、服务端之间的信息都会经过中间人，中间人可以获取和转发两者的信息。在 HTTP 下，前端数据加密还是避免不了数据泄露，因为中间人可以伪造密钥。为了避免中间人攻击，我们一般采用 HTTPS 的形式传输。

• 谷歌插件HTTPS 虽然可以防止数据在网络传输过程中被劫持，但是在发送 HTTPS 之前，数据还是可以从谷歌插件中泄露出去

  1.中间人攻击

中间人攻击是常见的攻击方式。详细过程可以参见这里。大概的过程是中间人通过 DNS 欺骗等手段劫持了客户端与服务端的会话。

客户端、服务端之间的信息都会经过中间人，中间人可以获取和转发两者的信息。在 HTTP 下，前端数据加密还是避免不了数据泄露，因为中间人可以伪造密钥。为了避免中间人攻击，我们一般采用 HTTPS 的形式传输。

2.谷歌插件

HTTPS 虽然可以防止数据在网络传输过程中被劫持，但是在发送 HTTPS 之前，数据还是可以从谷歌插件中泄露出去

因为谷歌插件可以捕获 Network 中的所有请求，所以如果某些插件中有恶意的代码还是可以获取到用户信息的，下面为大家演示

所以光采用 HTTPS，一些敏感信息如果还是以明文的形式传输的话，也是不安全的。如果在 HTTPS 的基础上再进行数据的加密，那相对来说就更好了。

二、加密算法介绍

3.1 对称加密

对称加密算法，又称为共享密钥加密算法。在对称加密算法中，使用的密钥只有一个，发送和接收双方都使用这个密钥对数据进行加密和解密。

这就要求加密和解密方事先都必须知道加密的密钥。其优点是算法公开、计算量小、加密速度快、加密效率高；缺点是密钥泄露之后，数据就会被破解。一般不推荐单独使用。根据实现机制的不同，常见的算法主要有AES、ChaCha20、3DES等。

3.2 非对称加密

非对称加密算法，又称为公开密钥加密算法。它需要两个密钥，一个称为公开密钥 (public key)，即公钥；另一个称为私有密钥 (private key)，即私钥。

他俩是配对生成的，就像钥匙和锁的关系。因为加密和解密使用的是两个不同的密钥，所以这种算法称为非对称加密算法。其优点是算法强度复杂、安全性高；缺点是加解密速度没有对称加密算法快。常见的算法主要有RSA、Elgamal等。

3.3 散列算法

散列算法又称散列函数、哈希函数，是把消息或数据压缩成摘要，使得数据量变小，将数据的格式固定成特定长度的值。一般用于校验数据的完整性，平时我们下载文件就可以校验 MD5 来判断下载的数据是否完整。常见的算法主要有 MD4、MD5、SHA 等

三、实现方案

• 方案一：如果用对称加密，那么服务端和客户端都必须知道密钥才行。那服务端势必要把密钥发送给客户端，这个过程中是不安全的，所以单单用对称加密行不通。

• 方案二：如果用非对称加密，客户端的数据通过公钥加密，服务端通过私钥解密，客户端发送数据实现加密没问题。客户端接受数据，需要服务端用公钥加密，然后客户端用私钥解密。所以这个方案需要两套公钥和私钥，需要在客户端和服务端各自生成自己的密钥

• 方案三：如果把对称加密和非对称加密相结合。客户端需要生成一个对称加密的密钥 1，传输内容与该密钥 1进行对称加密传给服务端，并且把密钥 1 和公钥进行非对称加密，然后也传给服务端。服务端通过私钥把对称加密的密钥 1 解密出来，然后通过该密钥 1 解密出内容。以上是客户端到服务端的过程。如果是服务端要发数据到客户端，就需要把响应数据跟对称加密的密钥 1 进行加密，然后客户端接收到密文，通过客户端的密钥 1进行解密，从而完成加密传输。

• 总结：以上只是列举了常见的加密方案。总的来看，方案二比较简单，但是需要维护两套公钥和私钥，当公钥变化的时候，必须通知对方，灵活性比较差。方案三相对方案二来说，密钥 1 随时可以变化，并且不需要通知服务端，相对来说灵活性、安全性好点并且方案三对内容是对称加密，当数据量大时，对称加密的速度会比非对称加密快。所以本文采用方案三给予代码实现。

四、代码实现

• 下面是具体的代码实现（以登录接口为例），主要的目的就是要把明文的个人信息转成密文传输。其中对称加密库使用的是 AES，非对称加密库使用的是RSA。
• 客户端：
  • AES 库(aes-js)：https://github.com/ricmoo/aes-js
  • RSA库(jsencrypt)：https://github.com/travist/jsencrypt
  • 具体代码实现登录接口
    • 客户端需要随机生成一个 aesKey，在页面加载完的时候需要从服务端请求 publicKey

let aesKey = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16]; // 随机产生
let publicKey = “”; // 公钥会从服务端获取

// 页面加载完之后，就去获取公钥
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; // 获取公钥
})
.catch(function (error) {
console.log(error);
});
};

• 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); // 把字符串转换成二进制数据

// 这边使用CTR-Counter加密模式，还有其他模式可以选择，具体可以参考aes加密库
const aesCtr = new aesjs.ModeOfOperation.ctr(key, new aesjs.Counter(5));

const encryptedBytes = aesCtr.encrypt(textBytes); // 进行加密
const encryptedHex = aesjs.utils.hex.fromBytes(encryptedBytes); // 把二进制数据转成十六进制

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); // 把十六进制数据转成二进制
const aesCtr = new aesjs.ModeOfOperation.ctr(key, new aesjs.Counter(5));

const decryptedBytes = aesCtr.decrypt(encryptedBytes); // 进行解密
const decryptedText = aesjs.utils.utf8.fromBytes(decryptedBytes); // 把二进制数据转成utf-8字符串

return decryptedText;
}

• 请求登录

  /*
  登陆接口
  */
  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); // 把要发送的数据转成字符串进行加密
  console.log(“发送数据”, text);

  const encrypt = new JSEncrypt();
  encrypt.setPublicKey(publicKey);
  const encrypted = encrypt.encrypt(aesKey.toString()); // 把aesKey进行非对称加密

  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进行解密
  console.log(“接收数据”, reciveData);
  })
  .catch(function (error) {
  console.log(“error”, error);
  });
  }

服务端（Node）：

• AES库(aes-js)：https://github.com/ricmoo/aes-js
• RSA 库(node-rsa)：https://github.com/rzcoder/node-rsa

• 具体代码实现登录接口

  • 引用加密库

const http = require(“http”);
const aesjs = require(“aes-js”);
const NodeRSA = require(“node-rsa”);
const rsaKey = new NodeRSA({ b: 1024 }); // key的size为1024位
let aesKey = null; // 用于保存客户端的aesKey
let privateKey = “”; // 用于保存服务端的公钥

rsaKey.setOptions({ encryptionScheme: “pkcs1” }); //

• 实现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 })); // 把公钥发送给客户端
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);
// 一系列处理之后

        response.writeHead(200);<br />            response.end(<br />              JSON.stringify({<br />                result: true,<br />                data: aesEncrypt(<br />                  JSON.stringify({ userId: 123, address: "杭州" }), // 这个数据会被加密<br />                  aesKey<br />                ),<br />              })<br />            );<br />          });<br />          return;<br />        }<br />        break;<br />      default:<br />        break;<br />    }<br />    response.writeHead(404);<br />    response.end();<br />  })<br />  .listen(3000);

• 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); // 把十六进制转成二进制数据
const aesCtr = new aesjs.ModeOfOperation.ctr(key, new aesjs.Counter(5)); // 这边使用CTR-Counter加密模式，还有其他模式可以选择，具体可以参考aes加密库

const decryptedBytes = aesCtr.decrypt(encryptedBytes); // 进行解密
const decryptedText = aesjs.utils.utf8.fromBytes(decryptedBytes); // 把二进制数据转成字符串

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); // 把字符串转成二进制数据
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); // 把二进制数据转成十六进制

return encryptedHex;
}

四、总结

数据加解密也会带来一定性能上的消耗，这个需要根据不用的业务场景来衡量了