JavaScript中的Web Cryptography API与数据加密

描述
Web Cryptography API为浏览器提供了标准的密码学操作接口，支持哈希生成、数字签名、加密解密等安全功能。它通过window.crypto.subtle提供，所有操作均异步执行且返回Promise，专为保护Web应用中的敏感数据而设计。

知识讲解

1. API基础结构

   • 通过crypto.subtle访问，仅限HTTPS环境或localhost使用
   • 支持算法包括：AES（加密）、RSA（非对称加密）、SHA（哈希）、HMAC（消息认证）
   • 密钥分为对称密钥（单密钥）和非对称密钥（公钥/私钥对）

2. 核心操作流程

   • 生成密钥：使用generateKey()生成CryptoKey对象
   • 加密/解密：对称加密用AES，非对称加密用RSA-OAEP
   • 哈希计算：通过SHA系列算法生成数据指纹
   • 签名/验证：用私钥签名，公钥验证完整性

实战演示：AES-GCM加密

1. 生成密钥

const key = await crypto.subtle.generateKey(
  {
    name: "AES-GCM",
    length: 256, // 密钥长度
  },
  true, // 是否可导出
  ["encrypt", "decrypt"] // 密钥用途
);

2. 加密数据

const encoder = new TextEncoder();
const data = encoder.encode("秘密消息");
const iv = crypto.getRandomValues(new Uint8Array(12)); // 初始化向量

const encrypted = await crypto.subtle.encrypt(
  {
    name: "AES-GCM",
    iv: iv,
  },
  key,
  data
);

3. 解密数据

const decrypted = await crypto.subtle.decrypt(
  {
    name: "AES-GCM",
    iv: iv, // 必须使用加密时的IV
  },
  key,
  encrypted
);

const decoder = new TextDecoder();
console.log(decoder.decode(decrypted)); // "秘密消息"

关键要点

• IV重要性：每次加密需唯一IV，防止重复攻击
• 密钥管理：敏感密钥应存储在安全后端
• 错误处理：解密失败会抛出异常，需try-catch包装
• 性能考量：大数据建议分块处理，避免阻塞主线程

应用场景

• 端到端加密聊天应用
• 客户端密码哈希处理
• JWT令牌的签名验证
• 本地敏感数据加密存储