Naprawianie zniekształconych błędów UTF-8 w projektach React i Spring Boot po aktualizacjach Crypto-JS

Kiedy aktualizacje się psują: radzenie sobie z wyzwaniami związanymi z migracją Crypto-JS

Uaktualnianie zależności w projekcie często może wydawać się mieczem obosiecznym. Z jednej strony zyskujesz nowe funkcje, zwiększone bezpieczeństwo i poprawki błędów. Z drugiej strony, istotne zmiany mogą spowodować zamieszanie w aplikacji. Ostatnio podczas aktualizacji Crypto-JS z wersji 3.1.9-1 Do 4.2.0, napotkałem osobliwy problem, w wyniku którego mój kod szyfrujący i deszyfrujący przestał działać. 🛠️

Wyobraź sobie taką sytuację: Twoja aplikacja frontendowa React bezbłędnie szyfruje dane, ale nagle backend Spring Boot nie może ich odszyfrować. Co gorsza, ciągi znaków zaszyfrowane w backendie powodują błędy w interfejsie! Przerażający błąd „zniekształcony UTF-8” wystarczył, aby zatrzymać rozwój. Dokładnie to samo wydarzyło się w moim projekcie, kiedy zająłem się tą aktualizacją.

Pomimo wielu godzin debugowania problem nie został od razu wyjaśniony. Czy to była aktualizacja biblioteki? Czy ustawienia szyfrowania uległy zmianie? Czy metoda wyprowadzania klucza spowodowała niedopasowanie wyników? Każda hipoteza prowadziła w ślepy zaułek. To była frustrująca, ale pouczająca podróż, która zmusiła mnie do ponownego przejrzenia dokumentacji i mojego kodu. 📜

W tym artykule podzielę się wnioskami, jakie wyciągnąłem podczas rozwiązywania tego problemu. Niezależnie od tego, czy masz do czynienia z niedopasowanym szyfrowaniem, czy też zmagasz się z istotnymi zmianami, te spostrzeżenia mogą zaoszczędzić Ci wielu godzin debugowania. Zanurzmy się i odszyfrujmy tajemnicę tego błędu „zniekształconego UTF-8”! 🔍

Zrozumienie aktualizacji Crypto-JS i rozwiązywanie problemów z szyfrowaniem

Pierwszym krokiem w rozwiązaniu problemów ze zgodnością między Crypto-JS Wersja 4.2.0 i wcześniejsze wersje pozwalają zrozumieć, jak działają procesy szyfrowania i deszyfrowania. W dostarczonym skrypcie frontendowym funkcja „generateKey” wykorzystuje algorytm PBKDF2 do utworzenia bezpiecznego klucza szyfrowania. Algorytm ten jest skonfigurowany z określoną liczbą iteracji, zapewniając solidną ochronę przed atakami typu brute-force. Kiedy biblioteka została zaktualizowana, subtelne zmiany w sposobie wyprowadzania klucza lub kodowania mogły doprowadzić do błędu „nieprawidłowego formatu UTF-8”. Zapewnienie spójnego stosowania tej samej liczby soli i liczby iteracji pomiędzy frontendem i backendem ma kluczowe znaczenie. 🔑

Funkcja `encrypt` w skrypcie odpowiada za zamianę danych w postaci zwykłego tekstu na tekst zaszyfrowany w formacie Base64 przy użyciu algorytmu AES. Używa CTR tryb szyfrowania, który sprawdza się dobrze w przypadku strumieni danych. W przeciwieństwie do innych trybów, CTR nie wymaga uzupełniania danych, co czyni go idealnym rozwiązaniem dla systemów wymagających wydajności. Jednak nawet niewielka niezgodność w formacie wektora inicjującego (IV) pomiędzy frontendem a backendem może skutkować błędami podczas deszyfrowania. Częstą pułapką jest niezrozumienie sposobu reprezentowania IV (np. ciągi szesnastkowe zamiast tablic bajtowych). Debugowanie na tym etapie wymaga dokładnej walidacji danych wejściowych i wyjściowych na każdym etapie.

Funkcja „odszyfruj” uzupełnia proces szyfrowania, przekształcając tekst zaszyfrowany z powrotem w czytelny tekst jawny. Aby to osiągnąć, należy zastosować ten sam klucz i IV używane podczas szyfrowania, wraz ze spójnymi konfiguracjami trybu i dopełnienia. Często pojawia się błąd „zniekształcony UTF-8”, gdy odszyfrowane bajty są błędnie interpretowane z powodu różnic w kodowaniu lub nieoczekiwanych modyfikacji przesyłanych danych. Na przykład projekt, nad którym wcześniej pracowałem, napotkał podobny problem, gdy backend wysyłał zaszyfrowane dane z innym kodowaniem znaków niż oczekiwał frontend. Testowanie szyfrowania międzyplatformowego przy użyciu spójnych formatów rozwiązało problem. 💡

Wreszcie, zapewnienie kompatybilności pomiędzy frontendem React a backendem Spring Boot wymaga czegoś więcej niż tylko dopasowania konfiguracji bibliotek. Backend wykorzystuje wbudowane biblioteki kryptograficzne Java, które wymagają określonego formatowania danych wejściowych, takich jak sole i IV. Funkcje pomocnicze, takie jak „hexStringToByteArray” w skrypcie zaplecza wypełniają lukę, konwertując reprezentacje szesnastkowe na tablice bajtowe, które może przetworzyć klasa Cipher języka Java. Pisanie testów jednostkowych zarówno do szyfrowania, jak i deszyfrowania na interfejsie i zapleczu zapewnia uwzględnienie wszystkich przypadków brzegowych. Takie podejście pozwoliło mojemu zespołowi zaoszczędzić niezliczone godziny debugowania podczas ostatniego projektu migracji. Dzięki spójnym strategiom generowania kluczy i kodowania można bezproblemowo integrować szyfrowanie pomiędzy nowoczesnymi platformami i językami. 🚀

const CryptoJS = require('crypto-js');
const iterationCount = 1000;
const keySize = 128 / 32;
// Generate encryption key
function generateKey(salt, passPhrase) {
  return CryptoJS.PBKDF2(passPhrase, CryptoJS.enc.Hex.parse(salt), {
    keySize: keySize,
    iterations: iterationCount
  });
}
// Encrypt text
function encrypt(salt, iv, plainText) {
  const passPhrase = process.env.REACT_APP_ENCRYPT_SECRET;
  const key = generateKey(salt, passPhrase);
  const encrypted = CryptoJS.AES.encrypt(plainText, key, {
    iv: CryptoJS.enc.Hex.parse(iv),
    mode: CryptoJS.mode.CTR,
    padding: CryptoJS.pad.NoPadding
  });
  return encrypted.ciphertext.toString(CryptoJS.enc.Base64);
}
// Decrypt text
function decrypt(salt, iv, cipherText) {
  const passPhrase = process.env.REACT_APP_DECRYPT_SECRET;
  const key = generateKey(salt, passPhrase);
  const decrypted = CryptoJS.AES.decrypt({
    ciphertext: CryptoJS.enc.Base64.parse(cipherText)
  }, key, {
    iv: CryptoJS.enc.Hex.parse(iv),
    mode: CryptoJS.mode.CTR,
    padding: CryptoJS.pad.NoPadding
  });
  return decrypted.toString(CryptoJS.enc.Utf8);
}
// Example usage
const salt = 'a1b2c3d4';
const iv = '1234567890abcdef1234567890abcdef';
const text = 'Sensitive Data';
const encryptedText = encrypt(salt, iv, text);
console.log('Encrypted:', encryptedText);
const decryptedText = decrypt(salt, iv, encryptedText);
console.log('Decrypted:', decryptedText);

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import javax.crypto.spec.IvParameterSpec;
import java.util.Base64;
// Generate encryption key
public static SecretKeySpec generateKey(String passPhrase, String salt) throws Exception {
  byte[] keyBytes = passPhrase.getBytes("UTF-8");
  byte[] saltBytes = hexStringToByteArray(salt);
  return new SecretKeySpec(keyBytes, "AES");
}
// Encrypt text
public static String encrypt(String plainText, String passPhrase, String salt, String iv) throws Exception {
  SecretKeySpec key = generateKey(passPhrase, salt);
  IvParameterSpec ivSpec = new IvParameterSpec(hexStringToByteArray(iv));
  Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CTR/NoPadding");
  cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key, ivSpec);
  byte[] encrypted = cipher.doFinal(plainText.getBytes("UTF-8"));
  return Base64.getEncoder().encodeToString(encrypted);
}
// Decrypt text
public static String decrypt(String cipherText, String passPhrase, String salt, String iv) throws Exception {
  SecretKeySpec key = generateKey(passPhrase, salt);
  IvParameterSpec ivSpec = new IvParameterSpec(hexStringToByteArray(iv));
  Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CTR/NoPadding");
  cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key, ivSpec);
  byte[] decodedBytes = Base64.getDecoder().decode(cipherText);
  byte[] decrypted = cipher.doFinal(decodedBytes);
  return new String(decrypted, "UTF-8");
}
// Helper function to convert hex to byte array
public static byte[] hexStringToByteArray(String s) {
  int len = s.length();
  byte[] data = new byte[len / 2];
  for (int i = 0; i < len; i += 2) {
    data[i / 2] = (byte) ((Character.digit(s.charAt(i), 16) << 4)
                     + Character.digit(s.charAt(i+1), 16));
  }
  return data;
}

const { encrypt, decrypt } = require('./cryptoUtils');
test('Encrypt and decrypt text correctly', () => {
  const salt = 'a1b2c3d4';
  const iv = '1234567890abcdef1234567890abcdef';
  const text = 'Sensitive Data';
  const encryptedText = encrypt(salt, iv, text);
  expect(encryptedText).not.toBe(text);
  const decryptedText = decrypt(salt, iv, encryptedText);
  expect(decryptedText).toBe(text);
});

Rozwiązywanie problemów z szyfrowaniem między bibliotekami między frontendem a backendem

Jednym z kluczowych aspektów, który należy wziąć pod uwagę przy rozwiązywaniu problemów z szyfrowaniem między interfejs I zaplecze rozumie rolę kodowania. Biblioteki lubią Crypto-JS w JavaScript i bibliotekach kryptograficznych Java często występują subtelne różnice w sposobie obsługi kodowania danych. Na przykład, Crypto-JS może generować dane wyjściowe w formacie szesnastkowym lub Base64, podczas gdy Java oczekuje formatu tablicy bajtów. Niedopasowania mogą prowadzić do niesławnego błędu „zniekształconego UTF-8” podczas próby odszyfrowania. Zapewnienie, że oba systemy używają spójnych formatów, takich jak konwersja ciągów znaków na format szesnastkowy lub Base64, może skutecznie złagodzić te błędy. 🔍

Inny częsty problem wynika z różnic w schematach dopełniania. Domyślnie niektóre biblioteki używają metod dopełniania, takich jak PKCS7, podczas gdy inne, jak w tym scenariuszu z trybem CTR, całkowicie unikają dopełniania. To sprawia, że ​​spójność konfiguracji jest najwyższym priorytetem. Na przykład w trybie CTR rozmiar bloku musi idealnie pasować do obu środowisk, ponieważ nie ma dopełnienia, które obsługiwałoby niedopasowane rozmiary danych wejściowych. Projekty w świecie rzeczywistym często kończą się niepowodzeniem z powodu niedopatrzenia konfiguracji, co prowadzi do niezgodności tekstu zaszyfrowanego i frustracji programistów. Dodanie testów jednostkowych do szyfrowania i deszyfrowania po obu stronach aplikacji jest nieocenione w celu wczesnego wykrywania tych problemów. 💡

Na koniec nie zapominaj o znaczeniu zmiennych środowiskowych, takich jak klucze i sole. Jeśli Twój projekt wykorzystuje dynamicznie generowane sole, upewnij się, że są one bezpiecznie przekazywane między systemami. Niedopasowanie algorytmów wyprowadzania kluczy (np. PBKDF2 w Crypto-JS i Javie) może skutkować zupełnie innymi kluczami szyfrowania, uniemożliwiając odszyfrowanie. Narzędzia takie jak klienci REST mogą symulować żądania za pomocą predefiniowanych soli i IV w celu debugowania tych interakcji. Standaryzując parametry szyfrowania, Twój projekt może uniknąć łamania funkcjonalności po uaktualnieniu biblioteki. 🚀