浏览器第1部分中的端到端加密-DEV365 开发者社区

是一个活着的时间。我们生活在AI上升的时代，每周发生巨大的数据泄露事件，而勒索软件是每日威胁。

每个服务和应用都要求我们提供大量的个人信息，几个月后，这些信息通常可以在Darknet中找到。数据保护是这里的关键。

我想几乎每个人都听说过例如PGP和加密。但是说实话，PGP有点奇怪，而不是普通用户。

因此，我们有RSA，AES（以各种形式）和诸如Chachapoly之类的较新的算法。因此，我们有保护数据的能力。但是为什么使用此应用程序很少？

从一端到另一端

因此，让我们介绍称为端到端加密（E2EE）的奇怪的东西。

如果我们看一下wikipedia，它描述了e2ee：

端到端加密（E2EE）是一个私人通信系统，只有交流用户才能参与。因此，没有人，包括通信系统提供商，电信提供商，互联网提供商或恶意演员，都无法访问Converse
的加密密钥

因此，这是一个广泛的定义。我查看了许多宣传E2EE并相信我的应用程序，公司对E2EE的真实定义有很大的定义。

对于像我这样的某些人来说，如果您对数据进行加密，以便只有对方才能解密并看到它。

对于其他人来说，SSL/TLS也是E2EE。 ðÖ

网络加密API

，但假设你像我一样。并需要真正的加密。那里有很多libs可以为您提供帮助。我们为几乎所有语言都有加密库：PHP，Ruby，Python，C ++等。

如果我们在网络中，我们会面临挑战。如果我们的PHP后端正在加密数据，我们仍然将其发送到服务器。该服务器可能会受到损害（现在或以后）。以及我们如何管理所有钥匙？

要真正安全，我们应该只依靠客户端加密。所有数据都在设备上加密并将加密加密到服务器。没有中间人！

我们甚至为此提供了官方的浏览器API。 Web Crypto API

，不要害怕加密。这并不难！我保证！

对称加密

我们可以使用不同的系统。一个是Symmetric-key Encryption

这很容易理解。您和您的好友知道的共享钥匙。然后您使用该键加密消息。然后，您的好友可以用密钥解密消息并阅读。

AES-GCM

一个非常普遍的标准是AES。它具有不同的模式，并且都有优点和缺点，但是我们不会在这里详细介绍。

在此示例中，我们将重点关注AES-GCM。因为对于我们的用例，它将是最安全的。

我们必须采取的步骤很简单。

生成AES键
加密我们的数据
???
安全!!

让我们从第一步开始。关键一代：
（为了理智，我们将写一些辅助功能）

async generateAESKey (): Promise<CryptoKey> {
        return await window.crypto.subtle.generateKey(
            {
                name: 'AES-GCM',
                length: 256
            },
            true,
            ['encrypt', 'decrypt']
        )
    }

查看generateKey的文档以获取更多信息。

，但简而言之，我们说的是我们正在使用AES-GCM，我们可以提取键，并且键将用于加密和解密。

然后我们需要加密数据。

export interface EcryptedData {
    iv: Uint8Array
    encrypted: ArrayBuffer
}

async encrypt (data: string, aesKey: CryptoKey): Promise<EcryptedData> {
        const encodedData = new TextEncoder().encode(data)
        const iv = window.crypto.getRandomValues(new Uint8Array(128))
        // Encrypt with AES key
        const encryptedData = await window.crypto.subtle.encrypt(
            { name: 'AES-GCM', iv: iv },
            aesKey,
            encodedData
        )

        return {
            iv: iv,
            encrypted: encryptedData
        }
    }

好吧，我们这里还有更多的事情。
首先，我们假设您的数据是字符串之类的消息。 NE需要将其转换为适当的ArrayBuffer，这是加密所需的。我们可以将TextEncoder使用。

然后，我们需要一个IV（初始化向量）。重要的是要注意，IV应该始终是随机的！

为了帮助我们真正的随机性（在计算机系统中很难），我们具有getRandomValues函数。

然后，我们将我们的aesKey和encodedData传递给函数，而crypto.subtle.encrypt将返回加密的数据。

请注意，我们需要存储加密的数据和IV！

const aesKey = await generateAESKey()
const wallet = await encrypt('Hello World', aesKey)

// wallet.encrypted => 🔒
// wallet.iv => [150, 142, 234, 218, 156, 112,...]

甜！现在我们有military-grade encryption！

但是，我们还需要解密我们的信息。
但首先，让我们考虑如何存储加密数据。就像我之前说过的，在网络加密API的世界中，我们将主要使用阵列缓冲区。但是，存储阵列缓冲液可能不是最优雅的解决方案。

有多种方法可以做到这一点，但是为简单起见，我们只是将arraybuffer转换为base64。

要解密我们的秘密消息，我们需要数据，AES密钥和IV。

async decrypt (data: string, key: CryptoKey, iv: string): Promise<string> {
        const ivBytes = base64ToArrayBuffer(iv)
        const dataBytes = base64ToArrayBuffer(data)

        const decryptedData = await window.crypto.subtle.decrypt(
            { name: 'AES-GCM', iv: ivBytes },
            key,
            dataBytes
        )
        return new TextDecoder().decode(decryptedData)
    }

再次，我们将从crypto.subtle.decrypt中获得一个数组缓冲区

const aesKey = await generateAESKey()
const wallet = await encrypt('Hello World', aesKey)

// wallet.encrypted => 🔒
// wallet.iv => [150, 142, 234, 218, 156, 112,...]

const message = await decrypt(wallet.encrypted, aesKey, wallet.iv)

// message => 'Hello World'

我们完成了！我们现在在应用程序中已加密。
但是，在实际应用中，除了加密过程外，我们还有其他疼痛点。

我们如何存储AES密钥？
我们希望用户定义密钥？
使用密码？

PBKDF2

常见用例是使用用户密码加密某些内容。因此，我们需要一种从字符串（密码）生成坚固的加密密钥的方法。 PBKDF2进行救援！

使用基于密码的键推导，我们可以从低熵输入（密码）生成安全的高熵键。

async getKeyFromPassword (password: string): Promise<CryptoKey> {
        const encoder = new TextEncoder()
        return await window.crypto.subtle.importKey(
            'raw',
            encoder.encode(password),
            'PBKDF2',
            false,
            ['deriveBits', 'deriveKey']
        )
    }

因此，我们使用crypto.subtle.importKey来从密码中获取一个密码。重要的是，我们可以deriveBits和deriveKey。

我们不能直接将Cryptokey用于AES。为此，我们需要得出密钥。

 async getAESKeyFromPBKDF (
        key: CryptoKey,
        salt: BufferSource
    ): Promise<CryptoKey> {
        return await window.crypto.subtle.deriveKey(
            {
                name: 'PBKDF2',
                salt,
                iterations: 100000,
                hash: 'SHA-256'
            },
            key,
            { name: 'AES-GCM', length: 256 },
            true,
            ['encrypt', 'decrypt']
        )
    }

现在我们可以使用用户密码生成AES密钥。

const password = 'Please-use-proper-high-entropy-passphrases!'
const PBKDFSecret = await getKeyFromPassword(password)
const aesKey = await getAESKeyFromPBKDF(PBKDFSecret, salt)
const wallet = await encrypt('Hello World', aesKey)

// wallet.encrypted => 🔒
// wallet.iv => [150, 142, 234, 218, 156, 112,...]

const message = await decrypt(wallet.encrypted, aesKey, wallet.iv)

// message => 'Hello World'

我们又完成了。恭喜。您有加密！
在第2部分中，我们将查看与RSA的非对称密钥加密以及有关存储秘密，钥匙以及我在与客户端端到端加密建立whistleblowing software时学到的知识的一些最佳实践。

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