基于RSA实现的客户端数据加密，服务端数据解密

不废话了，直接上正文，年底心好累。。。

开发环境

客户端：web浏览器
服务端：node

工具库

jsencrypt.js

一个运行在浏览器端的JS库，能够进行OpenSSL RSA的加解密，以及公钥&私钥的生成。

node-rsa

一个运行在node环境下的RSA模块，若配合 browserify 也能够运行在浏览器端，与jsencrypt.js的作用相同。

适用场景

对前端敏感信息进行公钥加密，增加攻击成本。

兼容性

客户端：所有主流现代浏览器
服务端：同 node-rsa

准备工作

使用OpenSSL生成一对公钥和密钥。
拿基于Unix OS的终端举例，运行如下代码：

// 生成一把1024 bit的私钥
openssl genrsa -out rsa_1024_priv.pem 1024
// 根据该私钥再生成一把对应的公钥
openssl rsa -pubout -in rsa_1024_priv.pem -out rsa_1024_pub.pem

到此为止，我们完成了公密钥的生成工作。

客户端代码实现

rsa.html

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">

<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
    <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="ie=edge">
    <title>基于RSA实现的客户端数据加密，服务端数据解密</title>

    <style>
        body {
            margin: 20% 30%;
            font-size: 24px;
            font-weight: bold;
        }
        .encrypted-msg {
            word-break: break-all;
        }
    </style>
</head>

<body>
    <!-- 公钥rsa_1024_pub.pem中的key字串 -->
    <textarea name="" id="J_PublicKey" cols="30" rows="10" hidden>
-----BEGIN PUBLIC KEY-----
MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQC8asrfSaoOb4je+DSmKdriQJKW
VJ2oDZrs3wi5W67m3LwTB9QVR+cE3XWU21Nx+YBxS0yun8wDcjgQvYt625ZCcgin
2ro/eOkNyUOTBIbuj9CvMnhUYiR61lC1f1IGbrSYYimqBVSjpifVufxtx/I3exRe
ZosTByYp4Xwpb1+WAQIDAQAB
-----END PUBLIC KEY-----
    </textarea>
    <div>
        加密前数据：<input id="J_Msg" type="text">
    </div>
    <div>
        <button id="J_EncryptBtn" type="button">客户端加密</button>
        <button id="J_DecryptBtn" type="button">服务端解密</button>
    </div>
    <hr>
    <p>加密后数据：</p>
    <div id="J_EncryptedMsg" class="encrypted-msg"></div>
    <p>解密后后数据：</p>
    <div id="J_DecryptedMsg" class="decrypted-msg"></div>

    <script src="/jquery/dist/jquery.js"></script>
    <script src="./jsencrypt.js"></script>
    <script src="./rsa.js"></script>
</body>

</html>

rsa.js

//#region 客户端加密

$('#J_EncryptBtn').click(function () {

    // 使用公匙对明文进行加密
    var encrypt = new JSEncrypt();
    var publicKey = $.trim($('#J_PublicKey').val());
    
    var msg = $.trim($('#J_Msg').val());
    if (!msg) {
        return;
    }
    encrypt.setPublicKey(publicKey);
    var encryptedMsg = encrypt.encrypt(msg);
    $('#J_EncryptedMsg').html(encryptedMsg);

});

//#endregion

//#region 服务端解密

$('#J_DecryptBtn').click(function () {

    $.ajax({
        method: 'POST',
        url: '/rsa/decrypt',
        data: {
            msg: $('#J_EncryptedMsg').html()
        }
    }).then(function (res) {
        if (!res || !res.success) {
            return;
        }

        $('#J_DecryptedMsg').html(res.decryptedMsg);
    }, function () {

    });

});

//#endregion

服务端代码实现

考虑到文章内容的冗余度，直接进行接口的代码展示。

var express = require('express');
var router = express.Router();
var NodeRSA = require('node-rsa');
var fs = require('fs');
var path = require('path');

router.post('/decrypt', function (req, res, next) {
    var body = req.body;
    console.log(body);

    // 读取私钥
    fs.readFile(path.join(__dirname, "./private.pem"), (err, data) => {
        if (err) {
            res.status(500).json({
                success: false
            });
            return;
        }

        // 创建私钥对象
        var privateKey = new NodeRSA(data.toString());
        privateKey.setOptions({
            // 这里需要指定RSA padding模式为pkcs1，这是因为前端jsencrypt库采用了pkcs1，而后端node-rsa默认使用的pkcs1_oaep
            // https://stackoverflow.com/questions/33837617/node-rsa-errors-when-trying-to-decrypt-message-with-private-key
            encryptionScheme: 'pkcs1'
        });

        // 对数据进行解密
        var decryptedMsg = privateKey.decrypt(body.msg, 'utf8');

        res.json({
            success: true,
            encryptedMsg: body.msg,
            decryptedMsg: decryptedMsg
        });
    });
});

module.exports = router;

总结

综上所述，实现了一个简洁的对明文数据进行加解密的过程，总结步骤如下：

生成两个配对的公钥（K_E）和私钥（K_D）
使用公钥对明文（S）进行加密，生成密文（R），算法描述如下：

R = E(S, K_E)

使用私钥（K_D）对密文（R）进行解密（即逆向计算），最终得到加密前的明文（S），算法描述如下：

S = D(R, K_D)

参考文献

https://github.com/travist/jsencrypt
https://www.npmjs.com/package/node-rsa
http://www.cnblogs.com/leoo2sk/archive/2010/10/01/hash-and-encrypt.html
https://www.cnblogs.com/o--ok/p/4827580.html