前端加密方法

前端加密的意义

有意义:

没有意义:

这里简单说下:

• 加密了也无法解决重放的问题，你发给服务器端的虽然是加密后的数据，但是黑客拦截之后，把加密之后的数据重发一遍，依然是验证通过的。直接监听到你所谓的密文，然后用脚本发起一个http请求就可以登录上去了。 http在网络上是明文传输的，代理和网关都能够看到所有的数据，在同一局域网内也可以被嗅探到。加密也没有提高什么攻击难度，因为攻击者就没必要去解密原始密码，能登录上去就表示目标已经实现了，所以，难度没有提高。

• 既然是加密，那么加密用的密钥和算法肯定是保存在前端的，攻击者通过查看源码就能得到算法和密钥。除非你是通过做浏览器插件，将算法和密钥封装在插件中，然后加密的时候明文混淆上时间戳，这样即使黑客拦截到了请求数据，进行重放过程时，也会很快失效。

总结一下:

• 1. 安全是前后端都需要做的事,不能前端加密了,后端就不管了.
• 2. HTTPS还是有必要的,只要正确使用了HTTPS连接和服务器端安全的哈希算法，密码系统都可以是很安全的。

如果还有疑惑想深入探讨的,可以看下某乎上的这篇文章

前端加密的几种做法

• JavaScript 加密后传输(具体可以参考后面的常见加密方法)
• 浏览器插件内进行加密传输 (这个用得不是很多,这里暂不细究)
• Https 传输

加密算法

（一）对称加密（Symmetric Cryptography）

加密过程：

private string myData = "hello"; 
private string myPassword = "OpenSesame"; 
private byte[] cipherText; 
private byte[] salt = { 
  0x0, 0x1, 0x2, 0x3, 0x4, 0x5, 0x6, 0x5, 0x4, 0x3, 0x2, 0x1, 0x0 
}; 
private void mnuSymmetricEncryption_Click(object sender, RoutedEventArgs e){ 
  var key = new Rfc2898DeriveBytes(myPassword, salt); 
  // Encrypt the data.
  var algorithm = new RijndaelManaged();
  algorithm.Key = key.GetBytes(16);
  algorithm.IV = key.GetBytes(16); 
  var sourceBytes = new System.Text.UnicodeEncoding().GetBytes(myData); 
  using (var sourceStream = new MemoryStream(sourceBytes)) 
  using (var destinationStream = new MemoryStream()) 
  using (var crypto = new CryptoStream(sourceStream, algorithm.CreateEncryptor(), CryptoStreamMode.Read)){
    moveBytes(crypto, destinationStream);
    cipherText = destinationStream.ToArray();
  }
  MessageBox.Show(String.Format(
    "Data:{0}{1}Encrypted and Encoded:{2}",myData,Environment.NewLine,Convert.ToBase64String(cipherText)
  ));
} 

private void moveBytes(Stream source, Stream dest){ 
  byte[] bytes = new byte[2048]; 
  var count = source.Read(bytes, 0, bytes.Length); 
  while (0 != count){
    dest.Write(bytes, 0, count);
    count = source.Read(bytes, 0, bytes.Length);
  }
}

解密过程：

private void mnuSymmetricDecryption_Click(object sender, RoutedEventArgs e){ 
  if (cipherText == null){
    MessageBox.Show("Encrypt Data First!"); 
    return;
  } 
  var key = new Rfc2898DeriveBytes(myPassword, salt); 
  // Try to decrypt, thus showing it can be round-tripped.
  var algorithm = new RijndaelManaged();
  algorithm.Key = key.GetBytes(16);
  algorithm.IV = key.GetBytes(16); 
  using (var sourceStream = new MemoryStream(cipherText)) 
  using (var destinationStream = new MemoryStream()) 
  using (var crypto = new CryptoStream(sourceStream, algorithm.CreateDecryptor(),CryptoStreamMode.Read)){
    moveBytes(crypto, destinationStream); 
    var decryptedBytes = destinationStream.ToArray(); 
    var decryptedMessage = new UnicodeEncoding().GetString(decryptedBytes);
    MessageBox.Show(decryptedMessage);
  }
}

常见的对称加密算法有DES、3DES、Blowfish、IDEA、RC4、RC5、RC6和AES

注意: 因为前端的透明性，对于登录密码等敏感信息,就不要使用JavaScript来进行对称加密. 因为别人可以从前端得到密匙后,可以直接对信息进行解密!

• 对称加密的一大缺点是密钥的管理与分配，换句话说，如何把密钥发送到需要解密你的消息的人的手里是一个问题。在发送密钥的过程中，密钥有很大的风险会被黑客们拦截。现实中通常的做法是将对称加密的密钥进行非对称加密，然后传送给需要它的人。。

（二）非对称加密（Asymmetric Cryptography）

加密过程：

private byte[] rsaCipherText; private void mnuAsymmetricEncryption_Click(object sender, RoutedEventArgs e){ 
  var rsa = 1; 
  // Encrypt the data.
  var cspParms = new CspParameters(rsa);
  cspParms.Flags = CspProviderFlags.UseMachineKeyStore;
  cspParms.KeyContainerName = "My Keys"; 
  var algorithm = new RSACryptoServiceProvider(cspParms); 
  var sourceBytes = new UnicodeEncoding().GetBytes(myData);
  rsaCipherText = algorithm.Encrypt(sourceBytes, true);
  MessageBox.Show(String.Format(
    "Data: {0}{1}Encrypted and Encoded: {2}",myData,Environment.NewLine,Convert.ToBase64String(rsaCipherText)
  ));
}

解密过程：

private void mnuAsymmetricDecryption_Click(object sender, RoutedEventArgs e){ 
  if(rsaCipherText==null){
    MessageBox.Show("Encrypt First!"); 
    return;
  } 
  var rsa = 1; 
  // decrypt the data.
  var cspParms = new CspParameters(rsa);
  cspParms.Flags = CspProviderFlags.UseMachineKeyStore;
  cspParms.KeyContainerName = "My Keys"; 
  var algorithm = new RSACryptoServiceProvider(cspParms); 
  var unencrypted = algorithm.Decrypt(rsaCipherText, true);
  MessageBox.Show(new UnicodeEncoding().GetString(unencrypted));
}

常见的非对称加密算法有：RSA、ECC（移动设备用）、Diffie-Hellman、El Gamal、DSA（数字签名用）

虽然非对称加密很安全，但是和对称加密比起来，它非常的慢，所以我们还是要用对称加密来传送消息，但对称加密所使用的密钥我们可以通过非对称加密的方式发送出去。为了解释这个过程，请看下面的例子：

• Alice需要在银行的网站做一笔交易，她的浏览器首先生成了一个随机数作为对称密钥。
• Alice的浏览器向银行的网站请求公钥。
• 银行将公钥发送给Alice。
• Alice的浏览器使用银行的公钥将自己的对称密钥加密。
• Alice的浏览器将加密后的对称密钥发送给银行。
• 银行使用私钥解密得到Alice浏览器的对称密钥。
• Alice与银行可以使用对称密钥来对沟通的内容进行加密与解密了。

登陆时:

• 系统根据用户名找到与之对应的密码Hash。
• 将用户输入密码和salt值进行散列。
• 判断生成的Hash值是否和数据库中Hash相同。

PS: 其实图中的这种登录也是不安全的. 原因是后面要提到的盐值复用

使用加盐加密时需要注意以下两点：

• 短盐值（Short Slat）

• 盐值复用（Salt Reuse）

所以正确的加盐方法如下：

（1）盐值应该使用加密的安全伪随机数生成器（ Cryptographically Secure Pseudo-Random Number Generator，CSPRNG ）产生，比如 C 语言的 rand() 函数，这样生成的随机数高度随机、完全不可预测；

（2）盐值混入目标文本中，一起使用标准的加密函数进行加密；

（3）盐值要足够长（经验表明：盐值至少要跟哈希函数的输出一样长）且永不重复；

（4）盐值最好由服务端提供，前端取值使用。

慢哈希函数（Slow Hash Function）

密钥哈希

XOR

1 ^ 1 // 0

0 ^ 0 // 0

1 ^ 0 // 1

0 ^ 1 // 1

XOR 运算有一个特性：如果对一个值连续做两次 XOR，会返回这个值本身。这也是其可以用于信息加密的根本。

message XOR key // cipherText

cipherText XOR key // message

目标文本 message，key 是密钥，第一次执行 XOR 会得到加密文本；在加密文本上再用 key 做一次 XOR 就会还原目标文本 message。为了保证 XOR 的安全，需要满足以下两点：

（1）key 的长度大于等于 message ；

（2）key 必须是一次性的，且每次都要随机产生。

下面以登录密码加密为例介绍下 XOR 的使用：

• 第一步：使用 MD5 算法，计算密码的哈希；

const message = md5(password);

• 第二步：生成一个随机 key 值；

• 第三步：进行 XOR 运算，求出加密后的 message。

function getXOR(message, key) {
  const arr = [];

  //假设 key 是32位的

  for (let i = 0; i < 32; i++) {
    const  m = parseInt(message.substr(i, 1), 16);
    const k = parseInt(key.substr(i, 1), 16);
    arr.push((m ^ k).toString(16));
  }
  return arr.join('');
}

如上所示，使用 XOR 和一次性的密钥 key 对密码进行加密处理，只要 key 没有泄露，目标文本就不会被破解。

上面说了那么多，问题就来了：我们应该使用什么样的哈希算法呢？

（1）选择经过验证的成熟算法，如 PBKDF2 等 ；

（2）crypt 的安全版本；

（3）避免使用自己设计的加密算法。

HMAC

关于HMAC算法部分可以详细看这篇文章,我是学渣,看了半天也不是太懂.=.=

大概过程如下:

• 1.客户端发出登录请求
• 2.服务器返回一个随机值，在会话记录中保存这个随机值
• 3.客户端将该随机值作为密钥，用户密码进行 hmac 运算，递交给服务器
• 4.服务器读取数据库中的用户密码，利用密钥做和客户端一样的 hmac运算，然后与用户发送的结果比较，如果一致，则用户身份合法。

好处:

• 与自定义的加salt算法不同，Hmac算法针对所有哈希算法都通用，无论是MD5还是SHA-1。采用Hmac替代我们自己的salt算法，可以使程序算法更标准化，也更安全。(摘自雪峰大佬的这篇文章)
• 另外一个就是密码的安全性,由于不知道密钥，所以不可能获取到用户密码

补充1: 结合验证码进行前端加密 (其实就是一种动态加盐哈希)

• 前端先将密码哈希，然后和用户输入的验证码进行哈希，得到的结果作为密码字段发送给服务器。服务器先确认验证码正确，然后再进行密码验证，否则直接返回验证码错误信息。

• 这种实践保证了密码在传输过程中的资料安全，即使攻击者拿到了数据也无法重放。图形化验证码更是增加了难度。另一方面该实践大大增加了撞库的成本。

前端加密一定程度保障了传输过程中的资料安全，那么会不会有对两端（客户端和服务器）有安全帮助呢？
有帮助，使用一些前端加密手段，可以增加拖库后的数据破解难度。但是验证码方法不具有这样的功能，因为数据库存的仍是明文密码哈希后的结果，那么攻击者可以绕过前端加密，可以直接暴力破解。

补充2: Base64 编码

大家经常说的是 Base64 加密，有 Base64 加密吗？真木有，只有 Base64 编码。

//1.编码
var result = Base.encode('shotCat好帅!');  //--> "c2hvdENhdOWlveW4hSE="

//2.解码
var result2 = Base.decode(result); //--> 'shotCat好帅!' 没错,我就是这么不要脸!!!

因此，Base64 适用于小段内容的编码，比如数字证书签名、Cookie的内容等；而且 Base64 也是一种通过查表的编码方法，不能用于加密，如果需要加密，请使用专业的加密算法。

PS: 对于前端来说,base64用得最多的也就是图片转码吧.

补充3: 数字签名

数字签名主要用于:确认信息来源于特定的主体且信息完整、未被篡改，发送方生成签名，接收方验证签名。

发送方: 首先计算目标文本的摘要（哈希值），通过私钥对摘要进行签名，将目标文本和电子签名发送给接收方。

接收方: 验证签名的步骤如下：

• 1,通过公钥破解电子签名，得到摘要 D1 (如果失败，则信息来源主体校验失败)；
• 2,计算目标文本摘要 D2；
• 3,若 D1 === D2，则说明目标文本完整、未被篡改。

数字签名与非对称加密区别:

• 非对称加密（加密/解密）：公钥加密，私钥解密。
• 数字签名（签名/验证）：私钥签名，公钥验证。

HTTPS加密

为了避免重复,这部分内容在本系列HTTP与HTTPS有详细介绍