Node.js crypto.getCiphers() 方法

2025 年 2 月 12 日 | 阅读 9 分钟

Node.js 的 crypto 模块是平台内加密功能的基石，提供从哈希到加密和解密等一系列操作，从而确保数据安全。在其众多功能中，crypto.getCiphers() 方法通过返回所有支持的密码算法名称数组来展示其效用，无需任何参数。此方法对于处理加密数据至关重要，它描绘了 Node.js 中 crypto 的稳健性，突出显示高级加密标准 (AES) 作为最常用的密码算法之一。

加密在通过将可读文本转换为不可读格式来保护可读文本方面的重要性不容低估，解密则执行相反的过程。

因此，Node.js 的 crypto 模块中包含 crypto.getCiphers() 方法不仅强调了模块全面的加密功能，包括哈希、HMAC 和密码操作，而且还强调了其在现代数据加密和解密实践中的核心作用。通过 crypto.getCiphers() 介绍 Node.js 中的 crypto 为探索这些功能如何增强应用程序中的数据安全性和完整性奠定了基础。

理解 crypto.getCiphers() 方法

Node.js 中的 crypto.getCiphers() 方法是 crypto 模块中的一个关键函数，主要用于获取一个数组，列出所有支持的密码算法，这些算法对于加密和解密过程至关重要。此方法是静态的，直接从 crypto 模块调用，而不是从 crypto 类的实例调用，这突出了其易用性和可访问性。

crypto.getCiphers() 的主要特点

无需输入： 与许多其他需要参数的方法不同，crypto.getCiphers() 不需要任何参数即可执行，这简化了开发人员的使用。
与其他 Crypto 方法集成： crypto.getCiphers() 返回的密码名称数组可以与模块中的其他加密方法无缝集成。例如，开发人员可以将这些密码名称与 createCipher() 和 createDecipher() 结合使用，以实例化密码对象来执行加密和解密任务。
支持多种算法： 该方法支持多种算法，包括但不限于 RSA、AES 和 ECDSA，以满足各种安全需求和应用场景。

Node.js Crypto 模块中支持的类和方法

crypto 模块不仅限于密码操作，其功能还扩展到各种加密任务

哈希和 HMAC： 它提供 Hash 和 Hmac 类，分别用于生成哈希摘要和 HMAC（基于哈希的消息认证码）。
公钥和私钥操作： crypto.createPrivateKey() 和 crypto.createPublicKey() 等方法有助于非对称加密，这对于安全数据交换至关重要。
高级加密类： 除了基本的加密和解密之外，该模块还包括 DiffieHellman（用于密钥交换）和 Certificate（用于管理 SPKAC（签名公钥和挑战）数据）等类。

通过利用这些全面的功能，开发人员可以在其应用程序中实施强大的安全措施，确保跨各种平台的数据完整性和机密性。

设置您的环境

要开始在 Node.js 中使用 crypto.getCiphers() 方法，正确设置环境至关重要。以下是分步指南，以确保您一切准备就绪

步骤 1：安装 Node.js 和 NPM

1. 对于 Windows 用户

从官方 Node.js 网站下载 64 位 Node.js 安装程序。
执行安装程序并按照屏幕上的说明完成安装。

2. 对于 Ubuntu Linux 用户

从 Node.js 网站下载适用于 Linux 二进制文件的相应 tar 文件。
使用命令 tar -xvf node-v20.9.0-linux-x64.tar.xz 解压文件。
使用以下命令将解压后的文件移动到 /usr/local/node-v20.9.0
sudo mv node-v20.9.0-linux-x64 /usr/local/node-v20.9.0。
创建软链接以使 node 命令在系统范围内可用：sudo ln -s /usr/local/node-v20.9.0/bin/node /usr/bin/node。
在终端中键入 node -v 验证安装，这将显示安装的 Node.js 版本。

步骤 2：安装 Crypto 模块

打开您的终端或命令提示符。
运行命令

安装 crypto 模块。此命令将 crypto 模块添加到项目的依赖项中，确保它可在您的脚本中使用。

步骤 3：设置您的开发环境

选择一个文本编辑器或集成开发环境 (IDE) 来编写您的 Node.js 脚本。虽然任何文本编辑器都可以，但建议使用 Visual Studio Code 等 IDE，它提供增强功能，例如语法高亮、代码补全和调试工具。
请务必定期更新您的 Node.js 安装，以获取最新的功能和安全更新。始终使用最新版本的 Node.js 可确保提供最新的密码算法。

通过遵循这些步骤，您将拥有一个完全准备好的环境，可以有效地使用 Node.js 和 crypto.getCiphers() 方法。

如何使用 crypto.getCiphers()

为了在 Node.js 应用程序中有效地利用 crypto.getCiphers()，请遵循以下实际步骤来创建和管理密码实例，用于加密和解密过程。

crypto.getCiphers() 的分步用法

1. 导入 Crypto 模块

首先将 crypto 模块导入到您的 Node.js 脚本中，以访问其功能

2. 检索密码算法

使用 crypto.getCiphers() 方法获取包含所有受支持密码算法名称的数组。此方法不需要参数，并且易于使用

 
const ciphers = crypto.getCiphers();
console.log("Supported cipher algorithms:", ciphers);  

3. 创建密码和解密实例

有了可用密码列表，您可以创建用于加密的密码实例或用于解密的解密实例。以下是如何使用示例启动这些过程

加密示例

解密示例

4. 使用密码进行数据加密

创建密码实例后，您可以通过使用 update() 方法将其传递给密码对象来加密数据，最后使用 final() 方法完成加密过程

 
let encrypted = cipher.update('Hello World', 'utf8', 'hex');
encrypted += cipher.final('hex');
console.log("Encrypted string:", encrypted);  

5. 使用解密进行数据解密

同样，对于解密，将加密数据传递给解密对象

 
let decrypted = decipher.update(encrypted, 'hex', 'utf8');
decrypted += decipher.final('utf8');
console.log("Decrypted string:", decrypted);   

通过遵循这些步骤，开发人员可以利用 crypto.getCiphers() 方法，通过实施强大的加密和解密机制来增强其 Node.js 应用程序中的数据安全性。

示例程序

这是一个 Node.js 脚本，演示了 crypto.getCiphers() 在加密和解密中的用法

 
// Importing the Crypto module
const crypto = require('crypto');

// Step 2: Retrieving Cipher Algorithms
const ciphers = crypto.getCiphers();
//console.log("Supported cipher algorithms:", ciphers);

// Step 3: Creating Cipher and Decipher Instances
const algorithm = 'aes-128-cbc'; // Choosing a cipher algorithm
const secretKey = 'a_secret_key'; // Secret key for encryption and decryption

// Encryption Example
const cipher = crypto.createCipher(algorithm, secretKey);

// Decryption Example
const decipher = crypto.createDecipher(algorithm, secretKey);

// Step 4: Using Cipher for Data Encryption
let encrypted = cipher.update('Hello World', 'utf8', 'hex');
encrypted += cipher.final('hex');
console.log("Encrypted string:", encrypted);

// Step 5: Using Decipher for Data Decryption
let decrypted = decipher.update(encrypted, 'hex', 'utf8');
decrypted += decipher.final('utf8');
console.log("Decrypted string:", decrypted);   

输出

将此代码保存为 .js 扩展名的文件，例如 crypto_example.js，并使用 Node.js 运行它。确保您的系统上已安装 Node.js。此脚本将输出支持的密码算法，加密字符串“Hello World”，然后将加密字符串解密回其原始形式。

使用 crypto.getCiphers() 的最佳实践

避免使用已弃用的方法

避免在 Node.js 中使用已弃用的加密方法至关重要，例如 crypto.createCredentials(details)。这些方法已过时，可能不符合当前的安全标准。相反，请选择 tls.createSecureContext() 等更新的替代方案，以确保更好的安全性和与现代加密标准的兼容性。

crypto.createCredentials()，而是使用 crypto.getCiphers() 打印支持的密码算法

 
// Importing the Crypto module
const crypto = require('crypto');

// Avoid using deprecated method crypto.createCredentials()
// Instead, use tls.createSecureContext() for TLS/SSL-related tasks

// Print supported cipher algorithms to console
const ciphers = crypto.getCiphers();
console.log("Supported cipher algorithms:", ciphers);   

输出

此程序只需导入 crypto 模块，然后使用 crypto.getCiphers() 打印支持的密码算法。它遵循了避免使用已弃用方法而选择现代替代方案的最佳实践。

安全密钥和 IV 管理

在处理加密时，密钥和初始化向量 (IV) 的安全性至关重要。确保密钥和 IV 都安全生成并安全存储，以防止未经授权的访问。利用 crypto.randomBytes(size[, callback]) 方法为此目的生成加密强度高的伪随机数据。

 
// Importing the Crypto module
const crypto = require('crypto');

// Secure Key and IV Management
const algorithm = 'aes-256-cbc'; // Choosing a cipher algorithm
const key = crypto.randomBytes(32); // Generating a secure key
const iv = crypto.randomBytes(16); // Generating a secure IV
// Encryption Example
const cipher = crypto.createCipheriv(algorithm, key, iv);
let encrypted = cipher.update('Hello World', 'utf8', 'hex');
encrypted += cipher.final('hex');
console.log("Encrypted string:", encrypted);
// Decryption Example
const decipher = crypto.createDecipheriv(algorithm, key, iv);
let decrypted = decipher.update(encrypted, 'hex', 'utf8');
decrypted += decipher.final('utf8');
console.log("Decrypted string:", decrypted);   

输出

此程序使用 crypto.randomBytes() 生成安全密钥和 IV，然后使用 AES-256-CBC 密码算法以及生成的密钥和 IV 加密字符串“Hello World”。然后，它使用相同的密钥和 IV 将加密字符串解密回其原始形式。最后，它将加密和解密的字符串都打印到控制台。

输入验证和加密测试

在使用用户输入进行加密操作之前，务必验证和清理用户输入，以防止安全漏洞（例如注入攻击）。此外，为每个加密操作使用强大且唯一的密钥以增强安全性。定期测试您的加密实现，以验证其安全性和正确性，确保它们按预期运行而不会暴露敏感数据。

 
// Importing the Crypto module
const crypto = require('crypto');
function encryptData(input, key) {
    // Encryption
    const cipher = crypto.createCipher('aes-256-cbc', key);
    let encrypted = cipher.update(input, 'utf8', 'hex');
    encrypted += cipher.final('hex');
    return encrypted;
}
function decryptData(encryptedData, key) {
    // Decryption
    const decipher = crypto.createDecipher('aes-256-cbc', key);
    let decrypted = decipher.update(encryptedData, 'hex', 'utf8');
    decrypted += decipher.final('utf8');
    return decrypted;
}

// Sample usage
const input = 'Sensitive information';
const key = crypto.randomBytes(32);
const encryptedData = encryptData(input, key);
console.log("Encrypted data:", encryptedData);
const decryptedData = decryptData(encryptedData, key);
console.log("Decrypted data:", decryptedData);   

输出

此程序定义了两个函数 encryptData 和 decryptData，它们分别使用 AES-256-CBC 密码算法和随机生成的密钥处理加密和解密。然后，它通过加密敏感信息、将其解密回原样并将加密和解密数据打印到控制台来演示示例用法。

常见问题和故障排除

X509 证书错误代码
在使用 Node.js 时，开发人员在证书验证期间可能会遇到各种 X509 证书错误代码。这些代码对于识别和解决应用程序中与 SSL/TLS 证书处理相关的问题至关重要。
加密算法列表差异
开发人员可能会注意到，当使用 Node.js 与 ElectronJS 相比时，crypto.getCiphers() 方法返回的加密算法列表存在差异。这种差异产生于 ElectronJS 使用 BoringSSL 而 Node.js 使用 OpenSSL，每个都支持不同的密码算法集。

特定密码问题和解决方案

几个 Node.js crypto 密码可能会出现意外行为或错误

密码 aes-128-xts 和 aes-256-xts： 这些要求输入至少 16 字节才能正常工作。
密码 aes-256-cbc-hmac-sha1： 此密码的问题可能导致操作期间出现 TypeError。
密码 des-ede3-cfb1： 此密码解密字符串的方式可能与它在独立 OpenSSL 中的操作不同。为了解决与 des-ede3-cfb1 相关的问题，尤其是在使用经过身份验证的加密模式时，建议使用 setAuthTag 方法。

处理禁用加密支持

在 Node.js 中禁用加密支持的场景中，开发人员可以在 CommonJS 中使用 try/catch 块捕获此问题，或者在 ES 模块中通过 process.on('uncaughtException') 设置错误处理程序。这允许优雅的错误处理并提示应用程序环境设置中必要的纠正措施。

性能考虑

影响性能的因素

Node.js 中 crypto.getCiphers() 方法的性能可能受多种因素影响，包括可用密码的数量、这些密码的复杂性以及底层系统的硬件和软件配置。通过考虑以下步骤可以实现最佳性能

限制密码选择
仅指定必要的密码套件以减少处理时间，因为过滤大量列表可能非常占用资源。
选择更简单的密码
更简单的密码通常消耗更少的计算资源，从而提高性能。
优化系统配置
采用专用加密加速器或启用基于硬件的加密功能，以提高加密操作的效率

性能可变性和测试

性能在不同的 Node.js 版本和操作系统之间可能会有显著差异。建议在目标系统和 Node.js 版本上进行彻底的性能测试，以确保最佳操作。此外，Cipher 对象的创建和管理应按如下方式优化

重用 Cipher 对象
不要为每个操作创建新的 Cipher 对象，而是重用现有的对象，并仅更新初始化向量 (IV) 以节省时间和资源。
块大小注意事项
使用较小的块大小或每块加密更多数据以加快加密过程，因为对称算法以离散块运行。

Node.js crypto.getCiphers() 方法

理解 crypto.getCiphers() 方法

crypto.getCiphers() 的主要特点

Node.js Crypto 模块中支持的类和方法

设置您的环境

步骤 1：安装 Node.js 和 NPM

步骤 2：安装 Crypto 模块

步骤 3：设置您的开发环境

如何使用 crypto.getCiphers()

crypto.getCiphers() 的分步用法

示例程序

使用 crypto.getCiphers() 的最佳实践

避免使用已弃用的方法

安全密钥和 IV 管理

输入验证和加密测试

常见问题和故障排除

特定密码问题和解决方案

处理禁用加密支持

性能考虑

影响性能的因素

性能可变性和测试

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设置您的环境

步骤 1：安装 Node.js 和 NPM

步骤 2：安装 Crypto 模块

步骤 3：设置您的开发环境

如何使用 crypto.getCiphers()

crypto.getCiphers() 的分步用法

示例程序

使用 crypto.getCiphers() 的最佳实践

避免使用已弃用的方法

安全密钥和 IV 管理

输入验证和加密测试

常见问题和故障排除

特定密码问题和解决方案

处理禁用加密支持

性能考虑

影响性能的因素

性能可变性和测试

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