在 Node.js 中实现 HKDF-Expand 密钥扩展函数

import crypto from 'crypto';

const salt = 'salt';
const iterations = 100000;
const password = '123';
const info = 'enc'; // 对应 HKDF-Expand 的 info 参数

// 1. PBKDF2HMAC 派生主密钥 (masterKey)
const masterKey = crypto.pbkdf2Sync(password, salt, iterations, 32, 'sha256');
console.log('Node.js Master Key:', masterKey.toString('hex')); // 与 Python 结果一致

// 2. 尝试使用 createHmac 模拟 HKDF-Expand
// 这种方式是错误的，因为它不符合 HKDF-Expand 的算法规范
const stretchedKeyAttempt = crypto.createHmac('sha256', info).update(masterKey).digest();
console.log('Node.js Stretched Key (Incorrect Attempt):', stretchedKeyAttempt.toString('hex'));

import crypto from 'crypto';

/**
 * 内部 HMAC 辅助函数
 * @param data 要进行 HMAC 计算的数据
 * @param key HMAC 密钥
 * @param algorithm 哈希算法（例如 'sha256'）
 * @returns HMAC 结果 Buffer
 */
function hmac(data: Uint8Array, key: Buffer, algorithm: string): Buffer {
    return crypto.createHmac(algorithm, key).update(data).digest();
}

/**
 * 实现 HKDF-Expand 密钥扩展函数
 * 
 * @param prk 伪随机密钥 (Pseudo-Random Key)，Buffer 类型
 * @param info 上下文信息字符串
 * @param outputByteSize 所需输出密钥的字节长度
 * @returns 派生出的输出密钥材料 (Output Key Material) Buffer
 */
function hkdfExpand(
    prk: Buffer,
    info: string,
    outputByteSize: number
): Buffer {
    const algorithm = "sha256"; // 使用 SHA256 哈希算法
    const hashLen = 32;         // SHA256 的输出长度为 32 字节

    // 确保 PRK 长度足够
    const prkArr = new Uint8Array(prk);
    if (prkArr.length < hashLen) {
        throw new Error("prk is too small.");
    }

    // 将 info 字符串转换为 Uint8Array
    const infoBuf = Buffer.from(info);
    const infoArr = new Uint8Array(infoBuf);

    let runningOkmLength = 0; // 当前已生成的 OKM 长度
    let previousT = new Uint8Array(0); // T(i-1)

    // 计算需要迭代的次数 N
    const n = Math.ceil(outputByteSize / hashLen);
    // 预分配 OKM 存储空间
    const okm = new Uint8Array(n * hashLen);

    for (let i = 0; i < n; i++) {
        // 构建 T(i) 的输入：T(i-1) || info || (i+1)
        const t = new Uint8Array(previousT.length + infoArr.length + 1);
        t.set(previousT);
        t.set(infoArr, previousT.length);
        t.set([i + 1], t.length - 1); // 计数器从 1 开始

        // 计算 HMAC，得到 T(i)
        previousT = new Uint8Array(hmac(t, prk, algorithm));

        // 将 T(i) 复制到 OKM 缓冲区
        okm.set(previousT, runningOkmLength);
        runningOkmLength += previousT.length;

        // 如果已生成的 OKM 长度达到或超过所需长度，则停止
        if (runningOkmLength >= outputByteSize) {
            break;
        }
    }
    // 返回 OKM 的前 outputByteSize 字节
    return Buffer.from(okm.slice(0, outputByteSize).buffer);
}

import crypto from 'crypto';

// 假设上述 hkdfExpand 和 hmac 函数已定义或导入
// ... (hkdfExpand 和 hmac 函数代码如上所示) ...

const salt = 'salt';
const iterations = 100000;
const password = '123';
const info = 'enc'; // HKDF-Expand 的上下文信息
const outputKeyLength = 32; // 期望派生出的密钥长度

// 1. 使用 PBKDF2HMAC 从密码派生主密钥 (PRK)
const masterKey = crypto.pbkdf2Sync(
    password, 
    salt, 
    iterations, 
    outputKeyLength, // 这里通常是 32 字节，作为 HKDF 的 PRK
    'sha256'
);
console.log('Node.js Master Key (PBKDF2):', masterKey.toString('hex'));

// 2. 使用自定义的 hkdfExpand 函数从 masterKey 派生最终的工作密钥
const stretchedKey = hkdfExpand(masterKey, info, outputKeyLength);
console.log('Node.js Stretched Key (HKDF-Expand):', stretchedKey.toString('hex'));

// Python 对应结果 (仅供参考，应与上述 Node.js 结果一致)
// master_key.hex() # 5bb4...5990
// stretched.hex()  # 5bf9...473b