TypeScript 中的密码学：加密与哈希实践

TypeScript 中的密码学：加密与哈希 — 完全指南

现代 Web 开发离不开数据安全保障。TypeScript 作为 JavaScript 的超集，在客户端和服务器端（Node.js）都提供了强大的密码学功能实现工具。本文将详细讲解基本密码学原语：对称与非对称加密、哈希，以及数字签名的使用。所有代码示例均使用 TypeScript 编写，可直接用于实际项目。

1. TypeScript 密码学基础

在 TypeScript 生态中，主要有两种密码学实现方式：

• Web Crypto API — 浏览器和 Node.js（自版本 15 起）内置的 API，提供对密码学操作的底层访问。
• 第三方库 — 例如 crypto-js、node-forge、bcryptjs，用于特定任务。

对于 Node.js 服务器端开发，建议使用内置的 crypto 模块，它是平台的一部分，无需安装额外依赖。

2. 数据哈希

哈希是将数据转换为固定长度的单向变换。它用于密码存储、文件完整性校验和生成校验和。

2.1. 使用 Web Crypto API 进行 SHA-256 哈希

async function hashSHA256(data: string): Promise<string> {  const encoder = new TextEncoder();  const dataBuffer = encoder.encode(data);  const hashBuffer = await crypto.subtle.digest('SHA-256', dataBuffer);  const hashArray = Array.from(new Uint8Array(hashBuffer));  return hashArray.map(b => b.toString(16).padStart(2, '0')).join('');}

// 使用示例const myHash = await hashSHA256('你好，世界！');console.log(myHash); // 64 个十六进制字符

2.2. 使用 bcrypt 进行密码哈希

为了安全存储密码，请使用带盐的专用算法，例如 bcrypt：

import bcrypt from 'bcryptjs';

async function hashPassword(password: string): Promise<string> {  const salt = await bcrypt.genSalt(12); // 12 轮 — 良好的平衡  return await bcrypt.hash(password, salt);}

async function verifyPassword(password: string, hash: string): Promise<boolean> {  return await bcrypt.compare(password, hash);}

// 示例const password = 'MySecurePass!';const hashedPassword = await hashPassword(password);const isValid = await verifyPassword('MySecurePass!', hashedPassword);console.log(isValid); // true

3. 对称加密

对称加密使用同一个密钥进行数据的加密和解密。最现代且安全的算法是 AES-GCM，它同时提供机密性和认证。

3.1. AES-GCM 加密与解密

interface EncryptedData {  iv: Uint8Array;  ciphertext: Uint8Array;  tag: Uint8Array;}

async function encryptAESGCM(  plaintext: string,  key: CryptoKey): Promise<EncryptedData> {  const encoder = new TextEncoder();  const data = encoder.encode(plaintext);  const iv = crypto.getRandomValues(new Uint8Array(12)); // 96 位 IV    const encrypted = await crypto.subtle.encrypt(    { name: 'AES-GCM', iv },    key,    data  );    // GCM 在末尾添加 16 字节的认证标签  const ciphertext = new Uint8Array(encrypted.slice(0, encrypted.byteLength - 16));  const tag = new Uint8Array(encrypted.slice(encrypted.byteLength - 16));    return { iv, ciphertext, tag };}

async function decryptAESGCM(  encrypted: EncryptedData,  key: CryptoKey): Promise<string> {  // 合并 ciphertext 和 tag 以供 Web Cry