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VAPID密钥生成超详细教程：OpenSSL与web-push库双剑合璧

0 76 技术宅小钢炮 VAPIDWeb PushOpenSSL
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在Web推送通知的世界里，VAPID（Voluntary Application Server Identification）协议就像一把安全可靠的锁，保障着你的服务器与用户浏览器之间的通信。而VAPID密钥，就是打开这把锁的钥匙。这篇教程，咱们就来聊聊怎么搞到这把“钥匙”——生成VAPID密钥。

啥是VAPID？它有啥用？

先别急着动手，咱们先来唠唠VAPID到底是啥。想象一下，你的网站要给用户的浏览器发个通知，就像微信给你发消息一样。但浏览器可不知道你是谁，万一你是坏人，冒充别人发垃圾信息咋办？

VAPID就是为了解决这个问题而生的。它是一种身份验证机制，让你的服务器在给浏览器发送推送通知之前，先证明“我是我”，而不是“李鬼”。这样，浏览器才能放心地接收你的通知。

具体来说，VAPID协议要求你的服务器在发送推送请求时，带上一个用你的私钥签名的JWT（JSON Web Token）。浏览器收到请求后，会用你的公钥来验证这个签名，确认是你发的，才会把通知显示给用户。是不是有点像古代的“虎符”？

VAPID密钥：公钥和私钥成双成对

说到VAPID密钥，它可不是一个东西，而是一对儿：公钥和私钥。这俩兄弟长得有点像，都是一串长长的字符串，但性格却截然不同。

  • 公钥：公开的，谁都可以看。就像你的微信号，可以告诉任何人。在VAPID里，公钥要告诉浏览器，用来验证你发的推送请求。
  • 私钥：保密的，只有你自己知道。就像你的微信密码，绝对不能泄露。在VAPID里，私钥用来给推送请求签名，证明是你发的。

这俩密钥是用一种叫做“椭圆曲线密码学”（ECC）的算法生成的。别被这高大上的名字吓到，咱们不用深究它的原理，只要知道它很安全，生成的密钥很难被破解就行了。

怎么生成VAPID密钥？两种方法任你选

生成VAPID密钥，有两种主流的方法：

  1. OpenSSL命令行工具：如果你喜欢跟命令行打交道，觉得敲代码很酷，那这种方法就很适合你。OpenSSL是一个强大的开源密码学工具包，可以用来生成各种密钥。
  2. web-push库：如果你更喜欢用JavaScript代码来搞定一切，那web-push库就是你的菜。它是一个Node.js库，专门用来发送Web推送通知，也提供了生成VAPID密钥的功能。

接下来，咱们就分别来看看这两种方法怎么用。

方法一：OpenSSL命令行大法

1. 安装OpenSSL

首先，你得确保你的电脑上安装了OpenSSL。大多数Linux和macOS系统都自带了OpenSSL，Windows用户可能需要手动安装一下。你可以去OpenSSL官网下载安装包，或者用包管理器（比如Chocolatey）安装。

安装完成后，打开命令行终端（Windows下叫“命令提示符”或“PowerShell”），输入openssl version，如果能看到版本号，就说明安装成功了。

2. 生成私钥

接下来，咱们用OpenSSL生成私钥。在命令行里输入以下命令：

openssl ecparam -name prime256v1 -genkey -noout -out private_key.pem

这行命令的意思是：

  • openssl ecparam：使用OpenSSL的椭圆曲线参数工具。
  • -name prime256v1：指定椭圆曲线的名称为prime256v1，这是VAPID协议推荐使用的曲线。
  • -genkey：生成密钥。
  • -noout：不输出密钥参数，只输出密钥本身。
  • -out private_key.pem：把生成的私钥保存到private_key.pem文件中。你可以自己改文件名。

执行完这行命令，你的当前目录下就会多出一个private_key.pem文件，里面就是你的私钥啦。用文本编辑器打开看看，你会看到一堆乱七八糟的字符，别担心，这是正常的。

3. 生成公钥

有了私钥，咱们就可以用它来生成公钥了。在命令行里输入以下命令：

openssl ec -in private_key.pem -pubout -out public_key.pem

这行命令的意思是：

  • openssl ec：使用OpenSSL的椭圆曲线工具。
  • -in private_key.pem：指定输入的私钥文件。
  • -pubout：输出公钥。
  • -out public_key.pem：把生成的公钥保存到public_key.pem文件中。

执行完这行命令，你的当前目录下就会多出一个public_key.pem文件，里面就是你的公钥。打开看看，也是一堆乱七八糟的字符。

4. 转换成URL安全Base64格式

虽然咱们已经有了公钥和私钥，但它们还不能直接用在VAPID里。VAPID协议要求密钥必须是URL安全的Base64格式。别担心，OpenSSL也能帮你搞定。

转换私钥
openssl ec -in private_key.pem -out private_key_urlsafe.txt -outform DER | openssl base64 -A | tr -d '=' | tr '/+' '_-' >> private_key_urlsafe.txt

稍微有点长，我来解释下每一步的意思：

  1. openssl ec -in private_key.pem -out private_key_urlsafe.txt -outform DER：将PEM格式的私钥转换为DER格式，并输出到private_key_urlsafe.txt，虽然这里用了.txt，但实际上还是二进制数据。
  2. openssl base64 -A：将DER格式的数据进行Base64编码。-A参数表示在一行内输出，不换行。
  3. tr -d '='：删除Base64编码结果中可能出现的填充字符=。
  4. tr '/+' '_-'：将Base64编码结果中的/替换成_，+替换成-，使其变成URL安全的形式。
  5. >> private_key_urlsafe.txt：将结果追加到private_key_urlsafe.txt文件中，保证输出可读性，覆盖之前的内容。
转换公钥
openssl ec -in private_key.pem -pubout -outform DER | openssl base64 -A | tr -d '=' | tr '/+' '_-' > public_key_urlsafe.txt

和私钥的转换过程差不多，只是在第一步直接使用了-pubout输出了公钥的DER格式，然后进行Base64转换和URL安全化处理。处理后的公钥保存在public_key_urlsafe.txt文件中。

现在，private_key_urlsafe.txt和public_key_urlsafe.txt文件里的内容，就是可以直接用在VAPID里的密钥啦。

方法二：web-push库的便捷之道

如果你觉得OpenSSL命令行太麻烦，或者你更喜欢用JavaScript代码来生成密钥，那web-push库就是你的不二之选。

1. 安装web-push库

首先，你得确保你的电脑上安装了Node.js和npm（Node.js的包管理器）。然后，在你的项目目录下，打开命令行终端，输入以下命令：

npm install web-push --save

这行命令会把web-push库安装到你的项目里。--save参数会把web-push库添加到你的项目的依赖列表中，这样以后在其他电脑上安装项目时，也会自动安装web-push库。

2. 生成VAPID密钥

安装完成后，你就可以用web-push库来生成VAPID密钥了。创建一个JavaScript文件，比如叫generate_vapid_keys.js，然后在里面输入以下代码：

const webpush = require('web-push');

const vapidKeys = webpush.generateVAPIDKeys();

console.log('VAPID keys generated:');
console.log('Public Key:', vapidKeys.publicKey);
console.log('Private Key:', vapidKeys.privateKey);

这段代码的意思是：

  • require('web-push')：引入web-push库。
  • webpush.generateVAPIDKeys()：调用web-push库的generateVAPIDKeys()函数，生成VAPID密钥。这个函数会返回一个对象，里面包含了公钥和私钥。
  • console.log(...)：把生成的公钥和私钥打印到控制台。

保存文件后，在命令行里输入node generate_vapid_keys.js，执行这段代码，你就能在控制台看到生成的VAPID密钥了。web-push库生成的密钥已经是URL安全的Base64格式，可以直接用在VAPID里，不用再转换了。

总结一下

好啦，关于VAPID密钥的生成，咱们就聊到这里。总结一下：

  • VAPID协议是一种Web推送通知的身份验证机制，可以确保你的服务器发送的通知是安全的。
  • VAPID密钥包括公钥和私钥，公钥用来验证签名，私钥用来签名。
  • 可以用OpenSSL命令行工具或web-push库来生成VAPID密钥。
  • OpenSSL生成的密钥需要转换成URL安全的Base64格式，web-push库生成的密钥已经是URL安全的Base64格式。

希望这篇教程能帮到你。如果你还有啥问题，欢迎留言提问，我会尽力解答。记住，VAPID密钥很重要，一定要保管好你的私钥，不要泄露给任何人哦！

进阶：密钥的安全存储和使用

生成了VAPID密钥，只是万里长征的第一步。更重要的是，你要安全地存储和使用这些密钥，尤其是私钥。私钥一旦泄露，别人就可以冒充你的服务器发送推送通知，后果不堪设想。

密钥的安全存储

  • 不要把密钥直接写在代码里：这是最糟糕的做法。如果你的代码被别人看到了，或者你的代码仓库被泄露了，那你的密钥就暴露无遗了。
  • 使用环境变量：把密钥存储在环境变量里，是一种比较安全的做法。这样，你的代码只需要读取环境变量，而不需要直接接触密钥。不同的操作系统和服务器环境，设置环境变量的方法可能不同，你需要查阅相关的文档。
  • 使用密钥管理服务：如果你对安全性要求很高，可以考虑使用专门的密钥管理服务，比如AWS KMS、Google Cloud KMS、Azure Key Vault等。这些服务可以帮你安全地存储和管理密钥，还可以提供密钥轮换、访问控制等功能。
  • 文件权限设置: 如果你选择将密钥保存在文件中，确保只有你的应用程序有权读取这些文件。在Linux或macOS上，你可以使用chmod命令来设置文件权限。例如，chmod 600 private_key.pem表示只有文件所有者可以读写该文件，其他人没有任何权限。

密钥的安全使用

  • 定期轮换密钥：就像定期更换密码一样，你也应该定期轮换VAPID密钥。这样，即使你的密钥不小心泄露了，也可以把损失降到最低。web-push库提供了密钥轮换的功能，你可以查阅它的文档了解具体用法。
  • 限制密钥的使用范围：如果你的服务器只需要给特定的域名发送推送通知，可以在生成VAPID密钥时，指定这个域名。这样，即使你的密钥被别人拿到了，也只能给这个域名发送通知，而不能给其他域名发送通知。
  • 监控密钥的使用情况：你应该密切关注你的VAPID密钥的使用情况，看看有没有异常的推送请求。如果发现有异常，应该立即采取措施，比如轮换密钥、禁用推送功能等。

总之，VAPID密钥的安全至关重要。你必须采取一切必要的措施，来保护你的密钥，确保你的Web推送通知服务安全可靠。

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