小程序神秘的用户数据

前面

API介绍

wx.getUserInfo是用来获取用户信息的API接口，下面是对应的参数字段：

字段	类型	是否必填
withCredentials	Boolean	否
lang	String	否
timeout	Number	否
success	Function	否
fail	Function	否
complete	Function	否

lang

lang 指定返回用户信息的语言，有三个值:

• zh_CN 简体中文
• zh_TW 繁体中文
• en 英文，默认为en

timeout

timeout 指定API调用的超时时间, getUserInfoAPI其实底层也是客户端发起一个http请求，来获取到用户的相关数据，经过封装后返回给小程序端，后面会给大家详细介绍。

withCredentials

withCredentials 这个字段是一个布尔类型的值，决定了在调用API时小程序返回的数据里是否带上登录态信息，不填的话默认该字段的值为true

那么此时API返回的结果为：

字段	类型	描述
encryptedData	String	加密后的用户数据
iv	String	解密算法向量
rawData	String	用户开放数据
signature	String	签名
userInfo	Object	用户开放数据

如果该字段的值为false，就不会返回上面这两个字段：encryptedData, iv。

• encryptedData 为包括敏感数据在内的完整用户信息的加密数据，敏感数据涉及到了用户的openid及unionid等。那么数据加密采用的算法为AES-128-CBC分组对称加解密算法，后面我们对这个加密算法进行详细分析。

• iv 为上述解密算法的算法初始向量。同样我们在后面会详细介绍。

• rawData 为一个对象字符串，里面包含了用户的一些开放数据，分别是：nickName(微信昵称)、province(所属省份)、language(微信客户端内设置的语言类型)、gender(用户性别)、country(所在国家)、city(所在城市)、avatarUrl(微信头像地址)

• signature 为了保证数据的有效性和安全性，小程序对明文数据进行了签名。这个值是sha1(rawData session_key)计算后的值，sha1则是一种密码的哈希函数，相比于md5哈希函数来说抗攻击性更强。

• userInfo 字段是一个对象，也是用户开放数据，和rawData展示的内容一致，只不过rawData将对象序列化为字符串作为返回值。

API之http请求

前面给大家讲到在客户端内调用getUserInfoAPI时，微信客户端会向微信服务端发送一条请求，在微信开发者工具里通过 http请求抓包可以看到，发出了一条https://servicewechat.com/wxa-dev-logic/jsoperatewxdata这样的http请求。

请求体里携带了几个重要的参数，包括data, grant_type等，data字段是一个JSON字符串，里面有一个字段api_name，其值为'webapi_userinfo'。而grant_type字段也对应了一个值“webapi_userinfo”。

响应体返回了一个JSON对象，首先是一个baseresponse字段，里面包含了接口调用的返回码errcode和调用结果errmsg。该对象还返回了一个data字段，这个data字段对应了一个JSON字符串，里面就是通过调用API拿到的所有用户数据信息。在开发者工具内，我们还可以看到返回了一个debug_info字段，这个里面同样包含了用户的数据data，只不过这里的data还返回了用户的openid，同时还返回了用户的session_key登录态凭据。

一般我们可以在开发者工具内通过抓包，来调试一些信息的有效性，包括用户的session_key和openid。

AES-128-CBC 加密算法

上面我们说过，在小程序里通过API获取到的用户完整信息encryptedData，是需要通过AES-128-CBC算法来加解密的。首先我们先来了解什么是AES-128-CBC：

AES 全称为 Advanced Encryption Standard，是美国国家标准与技术研究院（NIST）在2001年建立了电子数据的加密规范，它是一种分组加密标准，每个加密块大小为128位，允许的密钥长度为128、192和256位。

分组加密有五种模式，分别是

ECB(Electronic Codebook Book) 电码本模式

CBC(Cipher Block Chaining) 密码分组链接模式

CTR(Counter) 计算器模式

CFB(Cipher FeedBack) 密码反馈模式

OFB(Output FeedBack) 输出反馈模式

这里我们主要来看AES-128-CBC的分组加密算法，即用同一组key进行明文和密文的转换，以128bit为一组，128bit也就是16byte，那么明文的每16字节为一组就对应了加密后的16字节的密文。如果最后剩余的明文不够16字节时，就需要进行填充了，通常会采用PKCS#7(PKCS#5仅支持填充8字节的数据块，而PKCS#7支持1-255之间的字节块)来进行填充。

如果最后剩余的明文为13个字节，也就是缺少了3个字节才能为一组，那么这个时候就需要填充3个字节的0x03:

明文数据：   05 05 05 05 05 05 05 05 05 05 05 05 05
PKCS#7填充: 05 05 05 05 05 05 05 05 05 05 05 05 05 03 03 03

若明文正好是16个字节的整数倍，最后要再加入一个16字节0x10的组再进行加密。

因此，我们发现PKCS#7填充的两个特点：

• 填充的字节都是一个相同的字节

• 该字节的值,就是要填充的字节的个数

我们再来一起看明文加密的过程，CBC模式对于每个待加密的密码块在加密前会先与前一个密码块的密文进行异或运算，然后将得到的结果再通过加密器加密，其中第一个密码块会与我们前文所述的iv初始化向量的数据块进行异或运算。如下图（图片来自wiki百科）:

但是需要明确说明的是，这里API返回的iv是解密算法对应的初始化向量，而非加密算法对应的初始化向量。所以大家肯定也就猜到了，CBC模式解密时第一个密码块也是需要和初始化向量进行异或运算的。如下图（图片来自wiki百科）：

小程序中的应用

那么在前面我们大致了解了小程序中是如何对用户数据进行加密的之后，我们就一起以nodejs为例来看看如何在服务端对用户数据进行解密，以及解密后的数据完整性校验：

在util.js文件中，定义了两个方法：

decryptByAES方法是利用服务端在登录时通过微信提供的jscode2session接口拿到的session_key和调用wx.getUserInfo后将返回的iv初始化向量来解密encryptedData。

encryptedBySha1方法是通过sha1哈希算法来加密session_key生成小程序应用自身的用户登录态标识，保证session_key的安全性。

// util.js
const crypto = require('crypto');
module.exports = {
    decryptByAES: function (encrypted, key, iv) {
        encrypted = new Buffer(encrypted, 'base64');
        key = new Buffer(key, 'base64');
        iv = new Buffer(iv, 'base64');
        const decipher = crypto.createDecipheriv('aes-128-cbc', key, iv)
        let decrypted = decipher.update(encrypted, 'base64', 'utf8')
        decrypted  = decipher.final('utf8');
        return decrypted
    },
    encryptBySha1: function (data) {
        return crypto.createHash('sha1').update(data, 'utf8').digest('hex')
    }
};

这里需要注意到一点：如果当前小程序绑定了开放平台的移动应用或网站应用，或公众平台的公众号等，那么encryptedData还会多返回一个unionId的字段，这个unionId可在小程序和其他已绑定的平台之间区分用户的唯一性，也就是说同一用户，对同一个微信开放平台下的不同应用，unionid是相同的。一般，我们可以用unionId来打通小程序和其他应用之间的用户登录态。

// auth.js
const { decryptByAES, encryptBySha1 } = require('../util');
return getSessionKey(code, appid, secret)
    .then(resData => {
        // 选择加密算法生成自己的登录态标识
        const { session_key } = resData;
        const skey = encryptBySha1(session_key);

        let decryptedData = JSON.parse(decryptByAES(encryptedData, session_key, iv));
        // 存入用户数据表中
        return saveUserInfo({
            userInfo: decryptedData,
            session_key,
            skey
        })
    })
    .catch(err => {
        return {
            result: -10003,
            errmsg: JSON.stringify(err)
        }
    })

校验数据完整性和有效性

当我们通过解密拿到用户的完整数据后，可以对拿到的数据进行数据的完整性和有效性校验，防止用户数据被恶意篡改。这里说明如何进行相关的数据校验：

有效性校验：在前面我们介绍到，当withCredentials设置为true时，返回的数据还会带上一个signature的字段，其值是sha1(rawData session_key)的结果，开发者可以将所拿到的signature，在自己服务端使用相同的sha1算法算出对应的signature2，即

signature2 = encryptedBySha1(rawData   session_key);

通过对比signature与signature2是否一致，来确定用户数据的完整性。

完整性校验：在前面拿到的encryptedData并进行相关解密操作后，会看到用户数据的object对象里存在一个watermark的字段，官方称之为数据水印，这个字段结构为：

"watermark": {
    "appid":"APPID",
    "timestamp":TIMESTAMP
}

这里开发同学可以校验watermark内的appid和自身appid是否一致，以及watermark内的数据获取的timestamp时间戳，来校验数据的时效性。

最后

那么上面就是小程序中如何对用户数据进行加解密操作，以及如何对用户数据进行相关处理和校验的介绍，请大家多多指教！

参考文章：

密码算法详解——AES

AES五种加密模式（CBC、ECB、CTR、OCF、CFB）

对加密算法 AES-128-CBC 的一些理解

高级加密标准AES的工作模式（ECB、CBC、CFB、OFB）

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