加密与哈希

在Node.js开发中，加密与哈希是保障数据安全的核心技术。两者虽常被混淆，但分别用于不同场景：加密可逆，用于保护敏感信息传输；哈希不可逆，常用于密码存储和数据完整性校验。

加密技术基础

Node.js通过crypto模块提供加密功能，支持对称加密（如AES）和非对称加密（如RSA）。对称加密使用相同密钥加解密，适合大数据量处理；非对称加密则使用公钥/私钥对，更安全但性能较低。

AES加密示例：

const crypto = require('crypto');
const algorithm = 'aes-256-cbc';
const key = crypto.randomBytes(32);
const iv = crypto.randomBytes(16);

function encrypt(text) {
  let cipher = crypto.createCipheriv(algorithm, key, iv);
  let encrypted = cipher.update(text, 'utf8', 'hex');
  encrypted += cipher.final('hex');
  return encrypted;
}

console.log(encrypt('秘密数据')); // 输出加密结果

哈希函数应用

哈希函数将任意长度数据映射为固定长度值，具有单向性。Node.js中常用SHA-256、MD5（不推荐）等算法，主要用于密码存储和文件校验。

密码加盐哈希示例：

const crypto = require('crypto');

function hashPassword(password, salt) {
  return crypto.pbkdf2Sync(
    password,
    salt,
    100000,
    64,
    'sha512'
  ).toString('hex');
}

const salt = crypto.randomBytes(32).toString('hex');
console.log(hashPassword('user123', salt)); // 存储哈希值与盐

密钥派生函数

PBKDF2、scrypt等算法专门用于从密码派生密钥，通过增加计算复杂度防范暴力破解。Node.js的crypto.scrypt实现内存密集型计算，更抗ASIC攻击。

scrypt示例：

crypto.scrypt('password', 'salt', 64, { N: 16384 }, (err, derivedKey) => {
  console.log(derivedKey.toString('hex'));
});

消息认证码

HMAC结合哈希与密钥，用于验证消息完整性和真实性。常见于API签名验证场景。

HMAC-SHA256实现：

const hmac = crypto.createHmac('sha256', 'secret-key');
hmac.update('待验证数据');
console.log(hmac.digest('hex'));

性能与安全权衡

加密操作消耗CPU资源，在Web服务器中需注意：

• 同步API会阻塞事件循环
• 调整PBKDF2迭代次数需平衡安全与性能
• 使用crypto.createCipheriv而非已废弃的createCipher

异步加密示例：

crypto.pbkdf2('password', 'salt', 100000, 64, 'sha512', (err, derivedKey) => {
  if (err) throw err;
  console.log(derivedKey.toString('hex'));
});

实际应用场景

1. HTTPS通信：TLS协议混合使用对称/非对称加密
2. JWT令牌：HMAC或RSA签名验证令牌有效性
3. 数据库加密：字段级加密保护用户隐私数据
4. 区块链：哈希链确保数据不可篡改

JWT签名验证片段：

const jwt = require('jsonwebtoken');
const token = jwt.sign({ user: 'admin' }, 'hmac-secret', { algorithm: 'HS256' });
jwt.verify(token, 'hmac-secret', (err, decoded) => {
  console.log(decoded); // { user: 'admin' }
});

常见漏洞防范

1. 弱哈希算法：避免使用MD5/SHA-1，优先选择SHA-256/512
2. 盐值重复：每个密码使用独立随机盐
3. ECB模式：AES应使用CBC或GCM等更安全模式
4. 密钥管理：禁止硬编码密钥，使用环境变量或密钥管理系统

安全随机数生成：

// 不安全
Math.random().toString(36).substring(2);

// 安全方式
crypto.randomBytes(32).toString('hex');

Node.js版本差异

不同Node版本加密支持存在差异：

• v10.0.0起pbkdf2默认迭代次数从1000增至100000
• v15.0.0废弃createCipher/createDecipher
• v17.0.0增加Web Crypto API的有限实现

版本兼容写法：

const { createCipheriv, createDecipheriv } = crypto;
// 替代已废弃的createCipher