在 Node.js 开发中，数据安全与加密处理是至关重要的环节。crypto 模块作为 Node.js 的核心模块，提供了丰富的加密功能，包括哈希算法、对称加密和非对称加密等。本文将重点介绍哈希算法和对称加密中的 AES 算法的使用方法，帮助你快速掌握数据加密的基本技能。
哈希算法：不可逆的数据签名
哈希算法是一种将任意长度的输入数据转换为固定长度输出的算法，其过程不可逆。常用的哈希算法包括 MD5、SHA1、SHA256 和 SHA512 等。
哈希算法的主要特点包括：
- 不可逆性：无法从哈希值反推出原始数据
- 唯一性：不同的输入数据会产生不同的哈希值
- 固定长度：无论输入数据大小，输出长度固定
MD5 哈希算法应用
MD5 是一种广泛使用的哈希算法，其输出结果为 16 字节（128 位）。以下是使用 Node.js crypto 模块实现 MD5 哈希的示例：
const crypto = require('crypto');
// 创建 MD5 哈希对象
const hash = crypto.createHash('md5');
// 多次添加数据
hash.update('swim');
hash.update('swimming');
// 获取哈希结果（十六进制格式）
console.log(hash.digest('hex')); // 输出：b41dd3655615d7d830e1884ed477e7a5除了十六进制格式，还可以使用 base64 格式输出结果：hash.digest('base64')。
Hmac 增强哈希算法
Hmac 算法是基于哈希算法的增强版本，它需要一个密钥参数。相同的输入数据在不同密钥下会产生不同的哈希值，从而提供更高的安全性。
const crypto = require('crypto');
// 使用 SHA1 算法和密钥创建 Hmac 对象
const hmac = crypto.createHmac('sha1', 'secret_key');
hmac.update('swim');
console.log(hmac.digest('hex')); // 输出：7720c56314a9ebee8d3aed17cacd77d0646d4011
// 更换密钥后，相同输入产生不同输出
const hmac2 = crypto.createHmac('sha1', 'secret_key2');
hmac2.update('swim');
console.log(hmac2.digest('hex')); // 输出：cb3c58e324da23284065f2d91c49c68967db538b对称加密：AES 算法详解
对称加密使用相同的密钥进行加密和解密操作。AES（Advanced Encryption Standard）是目前最常用的对称加密算法之一，具有高安全性和高效率的特点。
AES 加密解密实现
以下是在 Node.js 中使用 AES 算法进行加密和解密的完整示例：
const crypto = require("crypto");
// 加密函数
function aesEncrypt(key, iv, data) {
// 创建加密对象：使用 aes-128-cbc 算法
const cipher = crypto.createCipheriv("aes-128-cbc", key, iv);
// 进行加密操作（二进制转十六进制）
let crypted = cipher.update(data, "binary", "hex");
crypted += cipher.final("hex");
return crypted;
}
// 解密函数
function aesDecrypt(key, iv, crypted) {
// 将十六进制数据转换为二进制
crypted = Buffer.from(crypted, "hex").toString("binary");
// 创建解密对象
const decipher = crypto.createDecipheriv("aes-128-cbc", key, iv);
// 进行解密操作（二进制转 UTF-8）
let decrypted = decipher.update(crypted, "binary", "utf8");
decrypted += decipher.final("utf8");
return decrypted;
}
// 定义密钥和初始化向量
const key = "abcdef0123456789"; // 16 字节密钥（128 位）
const iv = "0123456789abcdef"; // 16 字节初始化向量
// 加密示例
const data = "hello world";
const crypted = aesEncrypt(key, iv, data);
console.log("加密结果：", crypted); // 输出：808da3d74f3bed91b38e3ca27d1a47a1
// 解密示例
const decrypted = aesDecrypt(key, iv, crypted);
console.log("解密结果：", decrypted); // 输出：hello world密钥与初始化向量注意事项
使用 AES 算法时需要注意以下几点：
- 密钥长度：AES-128 需要 16 字节（128 位）的密钥
- 初始化向量：需要与密钥长度相同的初始化向量（16 字节）
- 一致性：加密和解密必须使用相同的密钥和初始化向量
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常见问题
哈希算法和加密算法有什么区别？
哈希算法是单向不可逆的过程，主要用于数据完整性验证和数字签名；而加密算法是双向可逆的，用于保护数据的机密性，可以使用密钥进行加密和解密操作。
为什么需要初始化向量（IV）？
初始化向量增加了加密的随机性，即使相同的明文和密钥，使用不同的 IV 也会产生不同的密文。这提高了安全性，防止模式分析攻击。
MD5 算法是否安全？
MD5 算法目前被认为是不安全的，因为它容易发生碰撞（不同输入产生相同输出）。建议在安全要求较高的场景中使用更安全的算法，如 SHA-256 或 SHA-3。
如何选择对称加密算法？
AES 算法是目前最常用且安全的对称加密算法。根据安全需求选择密钥长度：AES-128 提供基本安全，AES-192 和 AES-256 提供更高级别的安全保护。
哈希算法是否可能发生碰撞？
理论上所有哈希算法都可能发生碰撞，但现代安全哈希算法（如 SHA-256）的碰撞概率极低，在实际应用中可以被认为是安全的。
如何安全存储加密密钥？
加密密钥应该使用安全的方式存储，可以考虑使用密钥管理服务、硬件安全模块（HSM）或通过密钥派生函数从用户密码生成密钥。切勿将密钥硬编码在源代码中或明文存储。
掌握 Node.js crypto 模块的加密功能对于开发安全应用程序至关重要。通过合理使用哈希算法和对称加密技术，可以有效保护数据的完整性和机密性。