前端如何安全存储密钥，防止信息泄露

场景

把公钥硬编码在前端代码文件里，被公司安全检测到了要整改，于是整理几种常见的前端密钥存储方案。

1. 设置环境变量再读取

在打包或部署前端应用时，可以将密钥配置为环境变量，在应用运行时通过环境变量读取密钥。这样可以将密钥从源代码中分离出来，避免意外泄露。

a. 前端设置环境变量

将密钥作为前端应用的环境变量进行配置。但是直接使用环境变量存储密钥也是很危险的，前端代码可以被任何人查看和修改，这意味着敏感信息可能会被泄露。

步骤：

• 在 .env 文件中设置环境变量

  首先，在项目根目录下的 .env 文件中设置环境变量.

  当然，你也可以设置在特定环境的 .env 文件，如 .env.production、.env.test等，这样可以根据不同的环境设置不同的变量值。

  VITE_API_KEY = 'your_api_key_here'
  

  • 在 Vue 组件中读取环境变量

    console.log(import.meta.env.VITE_API_KEY) // 打印 API 密钥

    但是使用这种方法打包后，秘钥仍能在源码中找到。

    b. 后端设置环境变量

    将密钥存储在后端环境变量中再由前端读取可以提高安全性，这样密钥不会在客户端暴露。

    • 后端密钥生成与存储：在后端应用中，生成和存储密钥。可以使用安全的密钥生成算法来生成密钥，并将其存储在后端的安全存储中，如数据库或密钥管理服务。

    • 创建API接口：创建一个受保护的API接口来向前端提供密钥。为了提高安全性，可设置此接口需要身份验证，以确保只有经过授权的用户或应用程序可以访问后端的密钥服务。

    • 前端请求密钥：前端通过已认证的请求来获取密钥。

      对于包含敏感信息的环境变量，应该避免将其暴露给前端。如果确实需要在前端使用某些敏感信息，考虑使用更安全的机制，比如客户端证书或令牌。

      2. 配置文件存储

      将密钥存储在前端应用的配置文件中。在构建和部署应用时，可以将密钥配置为独立的配置文件，并在应用启动时读取配置文件中的密钥。

      但是，在前端应用中使用配置文件来存储密钥也不是一个好的做法，因为前端代码（包括配置文件）最终会被发送到用户的浏览器，这意味着任何有意图的攻击者都可以查看、修改甚至篡改这些配置。

      3. 使用加密库加密存储

      将密钥进行加密，并将加密后的密钥存储在前端应用中，应用在运行时解密密钥并使用。

      这种方法可以提供更高的安全性，防止明文密钥泄露。

      常见的做法是使用对称加密算法，将密钥与应用内部的固定值进行加密存储，并在需要使用时进行解密。

      • 选择加密算法：选择一个适合的对称加密算法，例如 AES（高级加密标准）。AES 是一种常用的对称加密算法，提供了高强度的加密和解密功能。

      • 生成加密密钥：使用选择的算法生成加密密钥。

      • 加密密钥：将生成的加密密钥与应用内部的某固定值进行加密，固定值可以是应用的特定字符串或其他数据。将加密后的密钥存储在前端应用中。

      • 解密密钥：在需要使用密钥的时候，通过解密算法对加密的密钥进行解密，获取原始的密钥值。解密过程需要使用相同的密钥和算法进行解密操作。

        以下是一个示例，展示如何使用 JavaScript 中的 CryptoJS 库进行加密和解密：

        // 导入 CryptoJS 库
        const CryptoJS = require('crypto-js');
        // 固定值，用于加密密钥
        const fixedValue = 'your_fixed_value';
        // 原始密钥
        const originalKey = 'your_secret_key_value';
        // 加密密钥
        const encryptedKey = CryptoJS.AES.encrypt(originalKey, fixedValue).toString();
        // 解密密钥
        const decryptedKey = CryptoJS.AES.decrypt(encryptedKey, fixedValue).toString(CryptoJS.enc.Utf8);
        console.log(decryptedKey); // 输出原始密钥
        

        加密存储并不是绝对安全的，它只是增加了密钥泄露的难度。对于高安全性要求的应用，建议将敏感操作放在服务器端进行，避免将加密密钥暴露给前端应用的客户端。

        4. 混淆技术

        混淆是防止JavaScript代码被轻易阅读和理解的有效方法，它通过一系列自动化的工具转换代码结构，但不改变其功能。混淆虽然提高了代码的保密性，但依然不能防止专业人员通过耐心分析来理解代码。因此，它更多是增加攻击者的分析成本，而不是绝对的保护措施。

        关于混淆，详细请看这篇：前端JavaScript代码混淆加密原理

        5. 安全存储服务

        将密钥存储在专门的密钥管理服务中，如密钥管理系统（Key Management System，KMS）。前端应用在运行时通过安全的协议和认证机制与密钥管理服务通信，获取需要的密钥。这样可以将密钥的管理和保护责任交给专门的服务，提供更高级别的安全性。

        这也是一种将敏感数据安全地存储在后端服务器上的方法，以确保数据的保密性和完整性。

        实际应用

        综合来看，相对比较安全的是方法1b和5。

        由于只是为了解决公司安全检测，故只选择了1a+3来存储密钥，其他方法可以考虑作为后续优化方向。

        其中CryptoJs库的使用：前端加密JS库–CryptoJS 使用指南

        // ------------env.d.ts------------
        declare const _MY_GLOBAL_KEY_: string
        // ------------vite.config.ts------------
        // base64加密后的密钥(注意，此处存储的密钥已经使用base64加密过了)
        const PRIVATE_KEY = "'xxxxxxxxxxxx'"
        export default defineConfig(({ command, mode }) => {
          return {
            // ......
            // 定义全局常量，用于环境变量注入或其他编译时替换
            define: {
              _MY_GLOBAL_KEY_: PRIVATE_KEY
            }
          }
        })
        // ------------crypto.js------------
        import CryptoJS from 'crypto-js'
        import JSEncrypt from 'jsencrypt'
        const decryptKEY = CryptoJS.enc.Base64.parse(_MY_GLOBAL_KEY_).toString(CryptoJS.enc.Utf8) // Base64解密
        // rsa解密
        export function rsaDecrypt(decryStr) {
          const decryptor = new JSEncrypt()
          decryptor.setPrivateKey(decryptKEY)
          const decrypted = decryptor.decrypt(decryStr)
          return decrypted
        }
        // 发送请求获取token
        getTokenApi()
          .then(res => {
            const { resultData } = res
            let decryptData = null
            try {
              decryptData = JSON.parse(CryptoJS.enc.Base64.parse(resultData).toString(CryptoJS.enc.Utf8))
            } catch (error) {
              console.log('error: ', error)
            }
            s3Data.value = decryptData
            s3Data.value.ak = rsaDecrypt(decryptData.ak) //RSA解密
            s3Data.value.sk = rsaDecrypt(decryptData.sk) //RSA解密
            formData.bucketName = s3Data.value.bucketName
            s3.value = new window.AWS.S3({
              accessKeyId: s3Data.value.ak,
              secretAccessKey: s3Data.value.sk,
              endpoint: s3Data.value.endpoint,
              sessionToken: s3Data.value.token
            })
          })
          .catch(err => {
            proxy.$errorHandle(err)
          })
        

        拓展

        Base64

        经常在提到加密算法时看到Base64的使用，Base64的输入是二进制数据，输出是字符串，它是一种将二进制数据转换为字符的方法。通过Base64编码出的字符串只包含ASCII基础字符，如小写字母a-z、大写字母A-Z、数字0-9、符号"+“、”/"。

        例如：字符串ShuSheng007对应的Base64为U2h1U2hlbmcwMDc=。其中=比较特殊，是填充符。

        要注意的是，Base64不是加密算法，仅仅是一种编码方式，其算法也是公开的，所以并不能依赖它进行加密。

        • 为什么要在加密算法中使用Base64

          既然Base64不是加密算法，为什么加密算法又要使用它呢。

          我们知道加密是将明文、可读的数据转换为加密的、无法阅读的乱码。然而，加密的输出是包含不可打印字符的二进制数据。为了安全传输或存储这些加密数据，需要把他们编码为能够正常处理的 ASCII 字符串。这就是 Base64 编码在加密算法中的作用。

          此外，Base64编码是很适合在HTTP环境下使用的，因为HTTP是以传输文本为主的协议，而Base64算法正好可以把传输内容变成文本。

          而且由于base64的特性，其大小增加很有限，编码后，不会明显扩大原有文件的大小。

          AES加密算法

          高级加密标准(AES，Advanced Encryption Standard)是最常见的对称加密算法。

          对称加密算法就是加密和解密用相同的密钥，具体的加密流程如下图：

          

          明文P

          指没有经过加密的数据。

          密钥K

          用来加密明文的密码，在对称加密算法中，加密与解密的密钥是相同的。

          密钥为接收方与发送方协商产生的，但不可以直接在网络上传输，否则会导致密钥泄漏。通常是通过非对称加密算法加密密钥，然后再通过网络传输给对方，对方再解密。

          AES加密函数

          把明文P和密钥K作为加密函数的参数输入，则加密函数会输出密文C。

          密文C

          经加密函数处理后的数据。

          AES解密函数

          把密文C和密钥K作为解密函数的参数输入，则解密函数会输出明文P。

          • 对称加密与非对称加密的区别

            对称加密算法

            对称加密算法的加密和解密用的密钥是相同的。这种加密方式加密速度非常快，适合经常发送数据的场合。缺点是使用的密钥，它本身的传输比较麻烦，一般用非对称加密来传输。

            非对称加密算法

            非对称加密算法的加密和解密用的密钥是不同的。通常加密解密的速度比较慢，适合偶尔发送数据的场合。可以用非对称加密算法来串数对称加密算法使用的密钥。常见的非对称加密算法为RSA、ECC和EIGamal。