AES-CBC + HMAC-SHA256 加密驗證方案，下面是該方案二等 優點 與 缺點 表格，適用于文檔、評審或技術選型說明。

? 優點表格：AES-CBC + HMAC-SHA256 加密驗證方案

類別	優點	說明
🔐 安全性	使用 AES-CBC 對稱加密	使用 AES-128-CBC 是可靠且廣泛接受的對稱加密方式。
	隨機生成 IV	每次加密生成新的 IV，有效防止密文重放與模式識別。
	HMAC-SHA256 簽名	增強完整性校驗，防止中間人篡改密文。
	加密前先簽名驗證	防止不合法密文觸發解密報錯或被利用。
💡 靈活性	簽名算法可切換	支持從 HMAC-SHA256 切換為其他如 SHA-512。
	密鑰可由 token 派生	動態生成密鑰，便于用戶級安全控制。
	前端跨平臺適用	適用于 Web、小程序、移動端等多平臺前端環境。
🔁 可部署性	可嵌入代理層	Nginx + Lua 可提前攔截無效請求，節省后端資源。
🧩 多語言兼容	Node.js、Python、Lua 等實現簡單	支持常見語言和平臺，易于團隊協作與系統整合。

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? 缺點表格：AES-CBC + HMAC 簽名方案的局限

類別	缺點	說明
?? 實現復雜度	實現邏輯較多	需要額外編碼 IV 管理、HMAC 簽名、前后端一致性等細節。
🔁 重放防護	默認無時間戳或 nonce	重放攻擊不可防，需要自行引入 timestamp + nonce 參數。
🔑 密鑰依賴	密鑰動態性帶來兼容問題	一旦 token 失效或更換，舊數據將無法解密。
📦 數據隨機訪問	不支持局部解密	AES-CBC 是塊加密，不能隨機訪問或解密數據片段。
🕒 不適合長期緩存	密文隨機性增加校驗復雜度	每次加密結果不同，不適合用于長期靜態存儲的校驗場景。

🧭 補充建議（可選擴展）

增強點	建議
防重放	在簽名前加上時間戳 + nonce 字段，防止多次使用舊數據
加密模式升級	可考慮遷移到 AES-GCM，天然支持認證（AEAD）
秘鑰管理	密鑰建議動態派生（如基于用戶會話、JWT claims 等）

下面是該方案的實現詳細代碼：

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? 前端 JavaScript：frontend.js

// === frontend.js ===
// 前端：使用 AES-CBC 加密 + HMAC-SHA256 簽名
import aesjs from 'aes-js';
import CryptoJS from 'crypto-js';function aaa(token) {return aesjs.utils.utf8.toBytes(token.padEnd(16, '0').slice(0, 16));
}function generateRandomIV() {let iv = new Uint8Array(16);window.crypto.getRandomValues(iv);return iv;
}function getHmacSHA256(keyBytes, messageHex) {const keyHex = CryptoJS.enc.Hex.parse(aesjs.utils.hex.fromBytes(keyBytes));const hmac = CryptoJS.HmacSHA256(messageHex, keyHex);return hmac.toString(CryptoJS.enc.Hex);
}function encryptWithMac(token, plaintext) {const key = aaa(token);const iv = generateRandomIV();const textBytes = aesjs.utils.utf8.toBytes(plaintext);const padded = aesjs.padding.pkcs7.pad(textBytes);const aesCbc = new aesjs.ModeOfOperation.cbc(key, iv);const encryptedBytes = aesCbc.encrypt(padded);const ivHex = aesjs.utils.hex.fromBytes(iv);const ciphertextHex = aesjs.utils.hex.fromBytes(encryptedBytes);const fullDataHex = ivHex + ciphertextHex;const mac = getHmacSHA256(key, fullDataHex);return {data: fullDataHex,mac: mac};
}const token = 'abc123';
const msg = 'hello world';
const result = encryptWithMac(token, msg);
console.log(JSON.stringify(result));

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? Node.js 后端驗證：backend_node.js

// backend_node.js
const crypto = require('crypto');function deriveKey(token) {return Buffer.from(token.padEnd(16, '0').slice(0, 16));
}function verifyEncryptedData(token, dataHex, macHex) {const key = deriveKey(token);const iv = Buffer.from(dataHex.slice(0, 32), 'hex');const ciphertext = Buffer.from(dataHex.slice(32), 'hex');// 驗證 HMACconst hmac = crypto.createHmac('sha256', key);hmac.update(dataHex);const expectedMac = hmac.digest('hex');if (expectedMac !== macHex) {throw new Error('MAC 驗證失敗');}// 解密const decipher = crypto.createDecipheriv('aes-128-cbc', key, iv);decipher.setAutoPadding(true);let decrypted = decipher.update(ciphertext, null, 'utf8');decrypted += decipher.final('utf8');return decrypted;
}// 示例
const token = 'abc123';
const { data, mac } = JSON.parse(/* 前端結果 */ '{"data": "...", "mac": "..."}');try {const plaintext = verifyEncryptedData(token, data, mac);console.log('解密成功:', plaintext);
} catch (e) {console.error(e.message);
}

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? Python 后端驗證：backend_python.py

# backend_python.py
from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Hash import HMAC, SHA256
from binascii import unhexlifydef derive_key(token: str) -> bytes:return token.ljust(16, '0')[:16].encode()def verify_encrypted_data(token, data_hex, mac_hex):key = derive_key(token)iv = unhexlify(data_hex[:32])ciphertext = unhexlify(data_hex[32:])# 驗證 HMACh = HMAC.new(key, digestmod=SHA256)h.update(data_hex.encode())try:h.hexverify(mac_hex)except ValueError:raise ValueError('MAC 驗證失敗')# 解密cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)padded = cipher.decrypt(ciphertext)pad_len = padded[-1]return padded[:-pad_len].decode()# 示例
token = 'abc123'
data = '...'  # 前端 data
mac = '...'   # 前端 mactry:print('解密成功:', verify_encrypted_data(token, data, mac))
except Exception as e:print('失敗:', e)

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? Nginx + Lua (OpenResty)：aes_verify.lua

-- aes_verify.lua
local aes = require "resty.aes"
local hmac = require "resty.hmac"
local str = require "resty.string"
local cjson = require "cjson"ngx.req.read_body()
local body = ngx.req.get_body_data()
local json = cjson.decode(body)
local data = json.data
local mac = json.mac
local token = ngx.var.http_authorization:sub(8)local key = token .. string.rep("0", 16 - #token)
key = key:sub(1, 16)local hmac_obj = hmac:new(key, hmac.ALGOS.SHA256)
hmac_obj:update(data)
local expected_mac = str.to_hex(hmac_obj:final())if expected_mac ~= mac thenngx.status = 401ngx.say("MAC 驗證失敗")return ngx.exit(401)
endlocal iv = str.to_hex(data:sub(1, 32))
local cipher = data:sub(33)
local aes_cbc = aes:new(key, nil, aes.cipher(128, "cbc"), { iv = iv })
local decrypted = aes_cbc:decrypt(str.from_hex(cipher))
local pad = string.byte(decrypted:sub(-1))
decrypted = decrypted:sub(1, -pad-1)ngx.say("驗證通過，原文: ", decrypted)

配置片段：

location /api/secure-data {content_by_lua_file /etc/nginx/lua/aes_verify.lua;proxy_pass http://backend_service;
}