程式碼壓縮混淆加密的實例詳解

    一直有人問HTML加密混淆怎麼做，其實這在業界是早已很多人研究過的課題。
假期期間整理一篇文章分享給大家。

    我們先理需求，加密的目的為何？加密到什麼等級？為此我們可以犧牲什麼？我們知道這個世界不存在絕對的安全，加密會被破解、混淆會被反混淆。技術小白、開發者、駭客，是完不同的級別，防範不同級別的人策略都不一樣。防範力道越大，投入代價也越大，例如聘請專業的保全公司。除了投入，我們還需要考慮程式的執行效能和使用者體驗。加密的程式碼在運行時必須解密，混淆後尤其是混淆HTML後，程式的執行效能會下降。是否真的有必要做這類的源碼保護，還需要謹慎取捨。 一般而言，前端的程式碼，負責的是使用者體驗，後端的程式碼，負責更安全的資料處理。 前端不要涉及洩漏太多涉密訊息，那麼加密的意義就不是特別大。

我很少在前端程式碼裡看到值得保護的內容，像是高深的演算法，很多程式碼是沒必要犧牲使用者體驗來保護的。但有些前端程式碼涉及最終用戶的資料安全，此時還是要努力做資料保護的。

1. 降低可讀性

#1.1 壓縮（compression）

很好理解，就是去掉註解、多於的空格、簡化標識符等等。工具很多，YUI Compressor、UglifyJS、Google Closure Compiler等等。

1.2 混淆（obfuscation）

#保證不破壞程式碼執行結果的情況下，讓程式碼變得難以閱讀。常用混淆規則：拆分字串、拆分數組、增加廢代碼、，壓縮其實也有一定混淆功能。本質就是改變輸入程式碼字串的抽象語法樹（AST）的結構。其他工具：v8就是一個，還有mozilla的SpiderMonkey, 知名的esprima，還有uglify；商業混淆服務有：jscramble。

1.3 加密（encryption）

#這裡的加密指文字可逆編碼，是狹義的加密，也就是我們常說的加密啦。這個部分依然是藉助一些工具，如： Packer 、bcrypt等等。

2. 程式碼不會放置在JS檔案中

#將程式碼放在非js檔案中，增加定位難度。這裡常用的方式有兩種：放置到png中，透過HTML Canvas 2D Context取得二進位資料的特性，可以用圖片來儲存腳本資源；放置到css檔案中，利用content樣式可以存放字串的特性，同樣可以。

2.1 png

用png儲存js程式碼，首先需要對png進行編碼，然後使用的時候進行解碼。借助canvas及base64和二進位編碼。

編碼

1、字串轉換成ascii碼； 
2、創建足夠儲存空間的canvas； 
3、將字元填入像素中（忽略alpha值）； 
4、取得data url； 
# canvas.toDataURL(“image/png”); 
5、存為png圖片。

function encodeUTF8(str) {  return String(str).replace(  /[\u0080-\u07ff]/g,  function(c) {  let cc = c.charCodeAt(0);return String.fromCharCode(0xc0 | cc >> 6, 0x80 | cc & 0x3f);
        }
    ).replace(  /[\u0800-\uffff]/g,  function(c) {  let cc = c.charCodeAt(0);return String.fromCharCode(0xe0 | cc >> 12, 0x80 | cc >> 6 & 0x3f, 0x80 | cc & 0x3f);
        }
    );
}function request(url, loaded) {  let xmlhttp = new XMLHttpRequest();
    xmlhttp.onreadystatechange = function() {  if (xmlhttp.readyState == 4)  if (xmlhttp.status == 200)  
                loaded(xmlhttp);
    }
    xmlhttp.open("GET", url, true);
    xmlhttp.send();
}void function(){  let source = '../image/test.js';
    request(source, function(xmlhttp){let text = encodeUTF8(xmlhttp.responseText);let pixel = Math.ceil((text.length + 2) / 3); // 1一个像素存3个字节,  let size = Math.ceil(Math.sqrt(pixel));//console.log([text.length, pixel, size, size * size * 3]);let canvas = document.createElement('canvas');
        canvas.width = canvas.height = size;let context = canvas.getContext("2d"),  
            imageData = context.getImageData(0, 0, canvas.width, canvas.height),  
            pixels = imageData.data;for(let i = 0, j = 0, l = pixels.length; i < l; i++){  if (i % 4 == 3) { // alpha会影响png还原
                pixels[i] = 255;continue;
            }let code = text.charCodeAt(j++);if (isNaN(code)) break;
            pixels[i] = code;
        }
        context.putImageData(imageData, 0, 0);
        document.getElementById(&#39;base64&#39;).src = canvas.toDataURL("image/png");
    });
}();

編碼後的圖片： 

解碼

1、載入png； 
2、將png原始尺寸繪製到canvas中； 
3、讀取像素中的字串； 
4、產生對應協定的data url使用。

void function(){  let source = '../image/test.png';let img = document.createElement('img');
    img.onload = function(){  let canvas = document.createElement('canvas');
        canvas.width = img.width;
        canvas.height = img.height;let context = canvas.getContext("2d");
        context.drawImage(img, 0, 0);let imageData = context.getImageData(0, 0, canvas.width, canvas.height),  
            pixels = imageData.data;let script = document.createElement(&#39;script&#39;);let buffer = [];for (let i = 0, l = pixels.length; i < l; i++) {  if (i % 4 == 3) continue; // alpha会影响png还原  if (!pixels[i]) break;
            buffer.push(String.fromCharCode(pixels[i]));
        }
        script.src = &#39;data:text/javascript;charset=utf-8,&#39; + encodeURIComponent(buffer.join(&#39;&#39;));
        document.body.appendChild(script);
        script.onload = function(){  
            console.log(&#39;script is loaded!&#39;);
        }
        img = null;
    }
    img.src = source;
}();

這裡需要手動下載編碼後的圖片，我沒有寫自動下載的函數，這又是另一個可以深入探討的問題了，所以不過多擴展。

2.2 css

使用content就簡單多啦。

let div = document.getElementById('content');let content = window.getComputedStyle(div, ':before').content;

只需要跟上面程式碼一樣，新建一個srcript標籤，利用data協議，就可以執行content內保存的js程式碼啦。

3. 防止代码执行被截获

• 截获 eval() / new Function() 的示例代码

eval = function() {
  console.log('eval', JSON.stringify(arguments));
};eval('console.log("Hello world!")');Function = function() {
  console.log('Function', JSON.stringify(arguments));  return function() {};
};new Function('console.log("Hello world!")')();

但是可能不是全局使用：

(function(){}).constructor('console.log("Hello world!")')()

• 截获 constructor 的示例代码

Function.prototype.__defineGetter__('constructor', function () {return function () {
        console.log('constructor', JSON.stringify(arguments));
    };
});
(function() {}).constructor('console.log("Hello world!")');

目前能想到的是判断 eval 是否被重定向

示例，如果 eval 被重定向 z 变量不会被泄露

<span style="font-size: 18px"><code class="language-js hljs  has-numbering">(<span class="hljs-function">function<span class="hljs-params">(x){<span class="hljs-keyword">var z = <span class="hljs-string">&#39;console.log("Hello world!")&#39;;<span class="hljs-built_in">eval(<span class="hljs-string">&#39;function x(){eval(z)}&#39;);
    x();
})(<span class="hljs-function">function<span class="hljs-params">() { <span class="hljs-comment">/* ... */ });<br/><br/><span style="font-size: 18pt; background-color: #ff0000"><strong>uglify介绍<br/></strong></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></code></span>

概述：

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• 案例：Cesium打包流程，相关技术点和大概流程

• 原理：代码优化的意义：压缩 优化 混淆

• 优化：如何完善Cesium打包流程

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关键字：Cesium gulp uglifyjs

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字数：2330 | 阅读时间：7min+

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1 Cesium打包流程

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       如果没有记错，Cesium从2016年初对代码构建工具做了一次调整，从grunt改为gulp。作为一名业余选手，就不揣测两者的差别了。个人而言，gulp和Ant的思路很相似，通过管道连接，都是基于流的构建风格，而且gulp更像是JS的编码风格，自带一种亲切感。

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gulp.task('task1',['task0'], function() {

    return fun_task1();

});

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       Task语句是gulp中最常见的，懂了这句话，就等于你看懂脚本了。这句话的意思是，要执行task1，需要先执行task0，而task1的具体工作都在fun_task1方法中。这就是之前说的基于流的构建风格。有了这句话，在命令行中键入：gulp task1，回车执行该指令即可。

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       先安装Node，环境变量等，并安装npm包后，即可使用gulp打包工具，这里推荐cnpm。环境搭建好后，命令行中键入gulp minify开始打包。完整的过程是build->generateStubs->minify。

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Cesium打包流程

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       build：准备工作，创建Build文件夹；将glsl文件转为js形式；最主要的是createCesiumJs方法，遍历Source中所有js脚本，将所有Object记录到Source/Cesium.js；其他的是范例，单元测试相关模块。

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       generateStubs：用于单元测试，略。

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       minify; 首先combineJavaScript主要做了两件事情，打包Cesium和Workers脚本，这是打包的最终结果。Gulp根据指令的不同，比如minify下采用uglify2优化，而combine对应的参数为none，生成路径为CesiumUnminified。

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       另外，细心的人会发现，combineCesium的实现中有这样一句话path.relative('Source',require.resolve('almond'))，这是一个小优化，almond是requirejs的精简包，因此，最终的Cesium.js中包含'almond脚本，内置了requirejs的主要方法。

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       如上是Cesium打包的主要流程，简单说主要有3+1类个指令：

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• Clean

• 清空文件

• minify

• 打包&压缩

• combine

• 只打包，不压缩

• JScoverage

• 单元测试覆盖率，不了解

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2 代码优化

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       对流程有了一个大概了解，下面，我们详细了解一下uglify2过程都做了哪些代码优化，一言以蔽之，压缩，优化，混淆。

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       uglify2主要有三个参数：-o，-c，-m，-o参数必选，指定输出文件，-c压缩，-m混淆变量名。如下分别为combine、(uglifyjs -o)、(uglifyjs –c -m -o)的文件对比，单位是k：

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uglify2的压缩对比

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       都在一个屋檐下，差距怎么就这么大呢？我们简单说一下从1~2，2~3之间青取之于蓝而胜于蓝的过程。

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       1~2的过程其实很简单，就是干了三件事，去掉注释， 去掉多余的空格(换行符)，去掉不必要的分号(;)。就这三件事情，文件一下子小了一半多，换句话就是平时你写的代码有一大半都是废话，此时你旁边的AI程序员可能会喃喃道来“你们人类好愚蠢~”。

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       2~3则是很多小细节的综合应用：

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• 去掉一些实际没有调用的函数（Dead code）；

• 将零散的变量声明合并，比如 var a; var b;变为var a,b;

• 逻辑函数的精简，比如if(a) b(); else c()变为a ? b() : c();

• 变量名的简化，比如var strObject;变为var s;

• ……

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       这些小技巧有很多，具体要看不同的压缩工具的考虑优劣，但有些压缩高效的工具并不稳定，可能会破坏语法规范或语意，所以没必要为了几个kb承担过多的风险，目前比较成熟的工具主要有三个uglify2，google closure以及yuicompressor，具体优劣得自己来体会了，我是按照自己的理解给出的先后顺序。最终的效果如下：

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Cesium脚本效果

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       这样的代码只能用单位“坨”来形容了，人类是无法直接读懂的，那浏览器能读懂吗？这是一个好问题！如下是V8引擎对JS语法解析的大概流程：

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V8引擎解析JS脚本

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       下面是在我本机Chrome解析Cesium.js脚本花费时间（脚本从下载完到浏览器解析完的时间差），单位毫秒，因为只测试了一次，可能会有误差，但基本吻合期望值：

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JS脚本解析时间对比

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       首先因为是本机测试，脚本无论是最大的8M还是最小的2.4M，下载速度都很快，因此我们不讨论（但实际应用中要考虑）脚本下载所需时间。

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其次，如上图，多了一个source，这是源码情况下，这个时间水分比较大，因为是零散的文件，可以做到按需下载，但因为文件比较琐碎，性能也不高。

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       结论是，这种JS脚本优化策略对浏览器的影响不大，浏览器看到优化后的代码，可能会愣一会神，但很快就克服了。

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3实战

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       知道了代码优化的大概原理，回顾一下代码优化的目的（压缩，优化，混淆），匹配一下结果是否符合期望值。嗯，其一，脚本的大小小了，其二，代码效率也优化了，其三，别人也看不懂了。似乎该做的都已经做了，这个脚本已经很完美了。

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Format后的效果

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       毛爷爷说，与人斗其乐无穷。确实，前两点的目的达到了，但第三点，还差很多。如上，和刚才的脚本是同一个文件，我只是用Chrome的调试工具format而已。这就是理想和现实之间的差距。

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       可见，Cesium默认打包工具在压缩和优化上都没有问题，但在混淆上并不充分，当然Cesium本身是开源的，也没必要搞这些。客观说，JS脚本是明码的，所以反编译只是时间和能力的问题，所以不妨换个态度来看待这个问题，增加反编译的成本，当该成本大于购买成本即可

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