CryptoKey ArrayBuffer 转换为 base64 和反向转换

Question

我想知道如何解决这个问题。我使用WebCrypto API生成RSA-OAEP密钥对，然后从该密钥对中导出私钥到pkcs8，该私钥以ArrayBuffer形式导出，我想将这个ArrayBuffer编码为base64，以便将其存储为PEM格式。

在这个测试示例中，我将密钥导出为pkcs8，并将此pkcs8重新导入到CryptoKey中。问题是有时它有效，有时却无效。

以下是代码的结果： 注意：只有一种状态发生，而不是同时发生。 注意2：本示例不包含-----BEGIN PRIVATE KEY-----前缀和后缀，我只编码了密钥。

情况1：Uncaught (in promise) URIError: URI malformed(…)b64DecodeUnicode @ try.php:20b64toab @ try.php:70wayBack @ try.php:66(anonymous function) @ try.php:56

情况2：undefined:1 Uncaught (in promise) DOMException

情况3：OK-一路顺畅。

我不知道造成错误的原因，但我认为它与base64编码有关。正如我所说，有时私钥生成得很好，有时则不然。

非常感谢您提前提供的每一份帮助。

function b64EncodeUnicode(str) {
    return btoa(encodeURIComponent(str).replace(/%([0-9A-F]{2})/g, function(match, p1) {
        return String.fromCharCode('0x' + p1);
    }));
}

function b64DecodeUnicode(str) {
    return decodeURIComponent(Array.prototype.map.call(atob(str), function(c) {
        return '%' + ('00' + c.charCodeAt(0).toString(16)).slice(-2);
    }).join(''));
}

function addNewLines(str) {
    var finalString = '';
    for(var i=0; i < str.length; i++) {
        finalString += str.substring(0, 64) + '\n';
        str = str.substring(64);
    }

     return finalString;
}

window.crypto.subtle.generateKey(
    {
        name: "RSA-OAEP",
        modulusLength: 2048,
        publicExponent: new Uint8Array([0x01, 0x00, 0x01]),
        hash: {name: "SHA-256"}
    },
    true,
    ["encrypt", "decrypt"]
).then(function(keyPair) {
    window.crypto.subtle.exportKey(
        "pkcs8",
        keyPair.privateKey
    ).then(function(exportedPrivateKey) {
        var byteArray = new Uint8Array(exportedPrivateKey);
        console.log(byteArray);
        var byteString = '';
        for(var i=0; i < byteArray.byteLength; i++) {
            byteString += String.fromCodePoint(byteArray[i]);
        }

        wayBack(addNewLines(b64EncodeUnicode(byteString)));
    });
});

function wayBack(pem) {
    var lines = pem.split('\n');
    var encodedString = '';
    for(var i=0; i < lines.length; i++) {
        encodedString += lines[i].trim();
    }
    b64toab(encodedString);
}

function b64toab(b64) {
    var byteString = b64DecodeUnicode(b64);
    console.log(byteString);
    var byteArray = new Uint8Array(byteString.length);
    for(var i=0; i < byteString.length; i++) {
        byteArray[i] = byteString.codePointAt(i);
    }
    console.log(byteArray);

    window.crypto.subtle.importKey(
        "pkcs8",
        byteArray,
        {
            name: "RSA-OAEP",
            hash: {name: "SHA-256"}
        },
        true,
        ["decrypt"]
    ).then(function(importedPrivateKey) {
        console.log(importedPrivateKey);
    });
}

- Peter Bielak

Answer 1

当你按照每64个字符将字符串分块时，忘记了包含PEM的最后一部分。只需在addNewLines函数中添加finalString += str;即可。

function addNewLines(str) {
    var finalString = '';
    for(var i=0; i < str.length; i++) {
        finalString += str.substring(0, 64) + '\n';
        str = str.substring(64);
    }
    finalString += str;

    return finalString;
}

我已经重构了你的示例以便查看发生了什么。如果你认为有用，可以使用以下代码：

function b64EncodeUnicode(str) {
    return btoa(encodeURIComponent(str).replace(/%([0-9A-F]{2})/g, function(match, p1) {
        return String.fromCharCode('0x' + p1);
    }));
}

function b64DecodeUnicode(str) {
    return decodeURIComponent(Array.prototype.map.call(atob(str), function(c) {
        return '%' + ('00' + c.charCodeAt(0).toString(16)).slice(-2);
    }).join(''));
}

function addNewLines(str) {
    var finalString = '';
    for(var i=0; i < str.length; i++) {
        finalString += str.substring(0, 64) + '\n';
        str = str.substring(64);
    }
    finalString += str;

    return finalString;
}

function removeLines(pem) {
    var lines = pem.split('\n');
    var encodedString = '';
    for(var i=0; i < lines.length; i++) {
        encodedString += lines[i].trim();
    }
    return encodedString;
}

function stringToArrayBuffer(byteString){
    var byteArray = new Uint8Array(byteString.length);
    for(var i=0; i < byteString.length; i++) {
        byteArray[i] = byteString.codePointAt(i);
    }
    return byteArray;
}

function  arrayBufferToString(exportedPrivateKey){
    var byteArray = new Uint8Array(exportedPrivateKey);
    var byteString = '';
    for(var i=0; i < byteArray.byteLength; i++) {
        byteString += String.fromCodePoint(byteArray[i]);
    }
    return byteString;
}

window.crypto.subtle.generateKey(
    {
        name: "RSA-OAEP",
        modulusLength: 2048,
        publicExponent: new Uint8Array([0x01, 0x00, 0x01]),
        hash: {name: "SHA-256"}
    },
    true,
    ["encrypt", "decrypt"]
).then(function(keyPair) {
    window.crypto.subtle.exportKey(
        "pkcs8",
        keyPair.privateKey
    ).then(function(exportedPrivateKey) {

        var privateKeyDer = arrayBufferToString(exportedPrivateKey); //pkcs#8 to DER
        var privateKeyB64 = b64EncodeUnicode(privateKeyDer); //btoa(privateKeyDer);
        var privateKeyPEMwithLines = addNewLines(privateKeyB64);  //split PEM into 64 character strings
        var privateKeyPEMwithoutLines = removeLines(privateKeyPEMwithLines);  //join PEM
        var privateKeyDerDecoded = b64DecodeUnicode(privateKeyPEMwithoutLines);  // atob(privateKeyB64);
        var privateKeyArrayBuffer = stringToArrayBuffer(privateKeyDerDecoded);  //DER to arrayBuffer
        window.crypto.subtle.importKey(  //importKEy
            "pkcs8",
            privateKeyArrayBuffer,
            {
                name: "RSA-OAEP",
                hash: {name: "SHA-256"}
            },
            true,
            ["decrypt"]
        ).then(function(importedPrivateKey) {
            console.log(importedPrivateKey);
        });
    });
});

- pedrofb

---

嗨，Pedro，再次感谢你的帮助！ - Peter Bielak

Pedro，我想知道你是否能够审核我的代码。在你发布答案之前，我已经让它工作了，但我不确定解决方案是否正确。我没有包括encodeUnicode函数，只是使用了window.btoa和window.atob，我将把代码作为附加答案发布。我刷新了页面大约50次，它的工作效果是100%的。 - Peter Bielak

因为我不确定它是否适用于可能生成的每个私钥。如果 .fromCharCode 和 .charCodeAt 可以捕获所有内容，或者我是否必须使用 .fromCodePoint 和 .codePointAt，以及 Unicode 编码是否存在问题，但据我所知，只有在您想要显示字符时才需要此 Unicode 修复程序，如果我只是将其隐式编码，则没有任何影响。 - Peter Bielak

Answer 2

我正在发布额外的工作代码： （注意：代码没有 -----BEGIN PRIVATE KEY----- 和 ----- END PRIVATE KEY -----，仅为base64）

function addNewLines(str) {
    var finalString = '';
    while(str.length > 0) {
        finalString += str.substring(0, 64) + '\n';
        str = str.substring(64);
    }

    return finalString;
}

function removeLines(str) {
    return str.replace("\n", "");
}

function arrayBufferToBase64(arrayBuffer) {
    var byteArray = new Uint8Array(arrayBuffer);
    var byteString = '';
    for(var i=0; i < byteArray.byteLength; i++) {
        byteString += String.fromCharCode(byteArray[i]);
    }
    var b64 = window.btoa(byteString);

    return b64;
}

function base64ToArrayBuffer(b64) {
    var byteString = window.atob(b64);
    var byteArray = new Uint8Array(byteString.length);
    for(var i=0; i < byteString.length; i++) {
        byteArray[i] = byteString.charCodeAt(i);
    }

    return byteArray;
}

window.crypto.subtle.generateKey(
    {
        name: "RSA-OAEP",
        modulusLength: 2048,
        publicExponent: new Uint8Array([0x01, 0x00, 0x01]),
        hash: {name: "SHA-256"}
    },
    true,
    ["encrypt", "decrypt"]
).then(function(keyPair) {
    window.crypto.subtle.exportKey(
        "pkcs8",
        keyPair.privateKey
    ).then(function(exportedPrivateKey) {
        var pem = addNewLines(arrayBufferToBase64(exportedPrivateKey));
        importKey(pem);
    });
});

function importKey(b64) {
    b64 = removeLines(b64);
    arrayBuffer = base64ToArrayBuffer(b64);

    window.crypto.subtle.importKey(
        "pkcs8",
        arrayBuffer,
        {
            name: "RSA-OAEP",
            hash: {name: "SHA-256"}
        },
        true,
        ["decrypt"]
    ).then(function(importedPrivateKey) {
        console.log(importedPrivateKey);
    });
}

更新：

我写了一个小型的加密库，您可以用于PEM转换等操作。

https://github.com/PeterBielak/OpenCrypto

使用示例：

var crypt = new OpenCrypto();

crypt.getKeyPair().then(function(keyPair) {
    crypt.cryptoPrivateToPem(keyPair.privateKey).then(function(pemPrivateKey) {
        console.log(pemPrivateKey);
    });
});

- Peter Bielak

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嗨，Peter，这段代码更简单，通常更好。要生成有效的PEM，您必须使用base64（不替换字符）。.atob()和.btoa()在旧版IE中除外都可以正常工作。我通常使用.fromCharCode()和.charCodeAt()。实际上，我不知道与.fromCodePoint和.codePointAt的区别。 - pedrofb

Pedro，感谢您的评论！我将使用.fromCharCode()和.charCodeAt()函数。https://dev59.com/blsW5IYBdhLWcg3wspAF - Peter Bielak