websocket是一种在单个TCP连接上进行全双工通信的协议，被广泛用于构建实时应用的程序当中。为保证数据传输的安全和完整，通常会对websocket的消息进行加密传输。下面就来华纳云同大家一起分析关于websocket消息加密的方式和步骤。

第一种，通过TLS实现websocket的加密连接。通过 WebSocket Secure（wss://）协议启用 TLS 加密，从而在传输层对所有 WebSocket 通信进行加密。这样的方式简单易用，标准化的加密传输方式，可以保证数据在传输中的安全性。通常需要有效的 SSL/TLS 证书，让WebSocket 服务器支持 TLS。在客户端使用 wss:// 协议连接 WebSocket 服务器：

// JavaScript 客户端示例

const ws = new WebSocket('wss://example.com/socket');

此外，还可以在应用层对消息内容进行加密，这样来增强安全性和防止中间人攻击。常用类型有：对称加密、非对称加密、混合加密、消息认证。

对称加密是使用相同的密钥进行的加密和解密，适用于传输双方都可以安全共享密钥的场景，常用的算法有AES、DES、3DES。实现流程是先在客户端和服务器端之间共享一个密钥，通过安全的密钥交换协议（如 Diffie-Hellman）实现。使用对称加密算法加密消息，通过WebSocket 发送加密的消息。接收方使用相同的密钥解密信息。

// JavaScript 客户端示例

const crypto = require('crypto');

// 加密函数

function encrypt(text, key) {

    const iv = crypto.randomBytes(16);

    const cipher = crypto.createCipheriv('aes-256-cbc', Buffer.from(key), iv);

    let encrypted = cipher.update(text);

    encrypted = Buffer.concat([encrypted, cipher.final()]);

    return iv.toString('hex') + ':' + encrypted.toString('hex');

}

// 解密函数

function decrypt(text, key) {

    const textParts = text.split(':');

    const iv = Buffer.from(textParts.shift(), 'hex');

    const encryptedText = Buffer.from(textParts.join(':'), 'hex');

    const decipher = crypto.createDecipheriv('aes-256-cbc', Buffer.from(key), iv);

    let decrypted = decipher.update(encryptedText);

    decrypted = Buffer.concat([decrypted, decipher.final()]);

    return decrypted.toString();

}

const key = crypto.randomBytes(32); // 生成密钥

const message = "Hello, WebSocket!";

const encryptedMessage = encrypt(message, key);

ws.send(encryptedMessage); // 发送加密消息

ws.onmessage = function(event) {

    const decryptedMessage = decrypt(event.data, key);

    console.log("解密后的消息: ", decryptedMessage);

};

而非对称加密，是使用公钥加密和私钥解密。这样的方式非常适合用于无需共享密钥的场景，但是对于性能的要求比较高。常用的算法是RSA、ECC。先在服务器生成公钥和私钥对，并将公钥分发给客户端，客户端使用服务器的公钥加密消息，通过WebSocket 发送加密的消息。服务器使用私钥解密消息。

// Node.js 服务器示例

const crypto = require('crypto');

// 生成密钥对

const { publicKey, privateKey } = crypto.generateKeyPairSync('rsa', {

    modulusLength: 2048,

});

// 加密函数

function encrypt(text, publicKey) {

    const buffer = Buffer.from(text, 'utf8');

    const encrypted = crypto.publicEncrypt(publicKey, buffer);

    return encrypted.toString('base64');

}

// 解密函数

function decrypt(encryptedText, privateKey) {

    const buffer = Buffer.from(encryptedText, 'base64');

    const decrypted = crypto.privateDecrypt(privateKey, buffer);

    return decrypted.toString('utf8');

}

const message = "Hello, WebSocket!";

const encryptedMessage = encrypt(message, publicKey);

ws.send(encryptedMessage); // 发送加密消息

ws.onmessage = function(event) {

    const decryptedMessage = decrypt(event.data, privateKey);

    console.log("解密后的消息: ", decryptedMessage);

};

混合加密是结合对称和非对称，利用非对称加密交换对称密钥，进一步提高安全性和效率。先使用非对称加密算法安全的交换对称加密密钥。使用交换的对称密钥对消息进行加密。通过WebSocket 发送加密的消息。使用对称密钥解密接受到的消息。

还有一种消息认证，加密可以保护消息的机密性，但还是存在消息被修改的风险。所以经过消息认证机制提高消息防止修改的安全性。如哈希消息认证码，是通过一个共享的密钥和哈希算法HMAC来验证消息的完整和身份。发送使用共享密钥和消息生成HMAC，通过WebSocket 发送加密的消息和 HMAC。接收方使用相同的密钥验证HMAC以确保消息未被修改。

const crypto = require('crypto');

function createHmac(message, key) {

    return crypto.createHmac('sha256', key).update(message).digest('hex');

}

const hmacKey = crypto.randomBytes(32); // HMAC密钥

const message = "Hello, WebSocket!";

const encryptedMessage = encrypt(message, key); // 使用对称加密加密消息

const hmac = createHmac(encryptedMessage, hmacKey); // 创建 HMAC

ws.send(JSON.stringify({ data: encryptedMessage, hmac })); // 发送加密消息和 HMAC

ws.onmessage = function(event) {

    const { data, hmac: receivedHmac } = JSON.parse(event.data);

    const expectedHmac = createHmac(data, hmacKey);

    if (receivedHmac === expectedHmac) {

        const decryptedMessage = decrypt(data, key);

        console.log("解密后的消息: ", decryptedMessage);

    } else {

        console.error("消息被修改");

    }

};

如何在 Node.js 环境中使用 WebSocket 实现加密传输：如服务端代码（Node.js）

const WebSocket = require('ws');

const crypto = require('crypto');

const server = new WebSocket.Server({ port: 8080 });

const { publicKey, privateKey } = crypto.generateKeyPairSync('rsa', {

    modulusLength: 2048,

});

server.on('connection', (ws) => {

    ws.on('message', (message) => {

        const buffer = Buffer.from(message, 'base64');

        const decrypted = crypto.privateDecrypt(privateKey, buffer);

        console.log('接收到的消息:', decrypted.toString());

    });

    const welcomeMessage = '欢迎连接 WebSocket!';

    const encryptedMessage = crypto.publicEncrypt(publicKey, Buffer.from(welcomeMessage));

    ws.send(encryptedMessage.toString('base64'));

});

console.log('WebSocket 服务器运行在 ws://localhost:8080');

客户端代码：

const WebSocket = require('ws');

const crypto = require('crypto');

const ws = new WebSocket('ws://localhost:8080');

const { publicKey, privateKey } = crypto.generateKeyPairSync('rsa', {

    modulusLength: 2048,

});

ws.on('open', () => {

    const message = 'Hello, WebSocket!';

    const encryptedMessage = crypto.publicEncrypt(publicKey, Buffer.from(message));

    ws.send(encryptedMessage.toString('base64'));

});

ws.on('message', (message) => {

    const buffer = Buffer.from(message, 'base64');

    const decrypted = crypto.privateDecrypt(privateKey