谈谈水印实现的几种方式

遇到问题

日常工作中，经常会遇到很多敏感的数据，为防止数据的泄露，我们要在数据上做一些”包装“。目的就是让那些有心泄露数据的”不法分子“迫于严重的”舆论压力“而放弃不法行为，使之”犯罪未遂“，达到不战而屈人之兵的效果。而在安全部门工作的我们，数据安全的观念早已深入骨髓，每个文字，每张图片，都要留心是否有泄露的风险，怎么防止数据泄露，是我们一直思考的问题。比如图片的水印，就是我们工作过程中经常涉及到的问题。因为本身工作内容就是审核平台的开发，经常有一些风险图片会在审核平台出现，考虑到审核人员的安全意识参差不齐，所以为防止不安全的事情发生，图片增加水印的工作是必须要做的。

分析问题

首先，考虑到业务场景，现阶段的问题只是在审核过程中担心数据的泄露，我们暂时只考虑显式水印，既在图片上增加一些可以区别你个人身份的文字或者其他数据。这样就可以做到根据泄露的数据可以追查到个人，当然，未雨绸缪，防患于未然的警示功能才是它最主要。

解决问题

实现方式

水印的实现方式有很多，根据实现功能的人员分工可以分为前端水印和后端水印，前端水印的优点可以总结为三点，第一，可以不占用服务器资源，完全依赖客户端的计算能力，减少服务端压力。第二，速度快，无论哪种前端的实现方式，性能都是优于后端的。第三，实现方式简单。后端实现水印的最大优势也可以总结为三点，就是安全，安全，安全。知乎，微博都是采用后端实现的水印方案。但是综合考虑，我们还是采用前端实现水印的方案。下面也会简单介绍下 nodejs 怎么实现后端图片水印。

node实现

提供三个 npm 包，本部分不是我们文章的重点，只提供简单的 demo。
1，gm https://github.com/aheckmann/gm 6.4k star

const fs = require('fs');
const gm = require('gm');


gm('/path/to/my/img.jpg')
.drawText(30, 20, "GMagick!")
.write("/path/to/drawing.png", function (err) {
  if (!err) console.log('done');
});

需要安装 GraphicsMagick 或者 ImageMagick；
2，node-images：https://github.com/zhangyuanwei/node-images

var images = require("images");

images("input.jpg")                     //Load image from file 
                                        //加载图像文件
    .size(400)                          //Geometric scaling the image to 400 pixels width
                                        //等比缩放图像到400像素宽
    .draw(images("logo.png"), 10, 10)   //Drawn logo at coordinates (10,10)
                                        //在(10,10)处绘制Logo
    .save("output.jpg", {               //Save the image to a file, with the quality of 50
        quality : 50                    //保存图片到文件,图片质量为50
    });

不需要安装其他工具，轻量级，zhangyuanwei 国人开发，中文文档；
3，jimp：https://github.com/oliver-moran/jimp
可搭配 gifwrap 实现 gif 水印；

前端实现

1，背景图实现全屏水印
可以到阿里内外个人信息页面查看效果，原理：

优点：图片是后端生成，安全；
缺点：需要发起 http 请求，获取图片信息；
效果展示：由于是内部系统，不方便展示效果。

2，dom 实现全图水印和图片水印
在图片的 onload 事件里获取图片宽高，根据图片大小生成水印区域，遮挡在图片上层，dom 内容为水印的文案或者其他信息，实现方式比较简单。

const wrap = document.querySelector('#ReactApp');
const { clientWidth, clientHeight } = wrap;
const waterHeight = 120;
const waterWidth = 180;
// 计算个数
const [columns, rows] = [~~(clientWidth / waterWidth), ~~(clientHeight / waterHeight)]
for (let i = 0; i < columns; i++) {
    for (let j = 0; j <= rows; j++) {
        const waterDom = document.createElement('div');
        // 动态设置偏移值
        waterDom.setAttribute('style', `
            width: ${waterWidth}px; 
            height: ${waterHeight}px; 
            left: ${waterWidth + (i - 1) * waterWidth + 10}px;
            top: ${waterHeight + (j - 1) * waterHeight + 10}px;
            color: #000;
            position: absolute`
        );
        waterDom.innerText = '测试水印';
        wrap.appendChild(waterDom);
    }
}

优点：简单易实现；
缺点：图片过大或者过多会有性能影响；
效果展示：

3，canvas 实现方式（第一版实现方案）
方法一：直接在图片上操作
废话不多说，直接上代码

useEffect(() => {
      // gif 图不支持
    if (src && src.includes('.gif')) {
      setShowImg(true);
    }
    image.onload = function () {
      try {
        // 太小的图不加载水印
        if (image.width < 10) {
          setIsDataError(true);
          props.setIsDataError && props.setIsDataError(true);
          return;
        }
        const canvas = canvasRef.current;
        canvas.width = image.width;
        canvas.height = image.height;
        // 设置水印
        const font = `${Math.min(Math.max(Math.floor(innerCanvas.width / 14), 14), 48)}px` || fontSize;
        innerContext.font = `${font} ${fontFamily}`;
        innerContext.textBaseline = 'hanging';
        innerContext.rotate(rotate * Math.PI / 180);
        innerContext.lineWidth = lineWidth;
        innerContext.strokeStyle = strokeStyle;
        innerContext.strokeText(text, 0, innerCanvas.height / 4 * 3);
        innerContext.fillStyle = fillStyle;
        innerContext.fillText(text, 0, innerCanvas.height / 4 * 3);
        const context = canvas.getContext('2d');
        context.drawImage(this, 0, 0);
        context.rect(0, 0, image.width || 200, image.height || 200);
           // 设置水印浮层
        const pattern = context.createPattern(innerCanvas, 'repeat');
        context.fillStyle = pattern;
        context.fill();
      } catch (err) {
        console.info(err);
        setShowImg(true);
      }
    };
    image.onerror = function () {
      setShowImg(true);
    };
  }, [src]);

优点：纯前端实现方式，右键复制的图片也是有水印的；
缺点：不支持 gif，图片必须支持跨域；
效果展示：下文给出。
方法二：canvas 生成水印 url 赋值给 css background 属性

export const getBase64Background = (props) => {
  const { nick, empId } = GlobalConfig.userInfo;
  const {
    rotate = -20,
    height = 75,
    width = 85,
    text = `${nick}-${empId}`,
    fontSize = '14px',
    lineWidth = 2,
    fontFamily = 'microsoft yahei',
    strokeStyle = 'rgba(255, 255, 255, .15)',
    fillStyle = 'rgba(0, 0, 0, 0.15)',
    position = { x: 30, y: 30 },
  } = props;
  const image = new Image();
  image.crossOrigin = 'Anonymous';
  const canvas = document.createElement('canvas');
  const context = canvas.getContext('2d');
  canvas.width = width;
  canvas.height = height;
  context.font = `${fontSize} ${fontFamily}`;
  context.lineWidth = lineWidth;
  context.rotate(rotate * Math.PI / 180);
  context.strokeStyle = strokeStyle;
  context.fillStyle = fillStyle;
  context.textAlign = 'center';
  context.textBaseline = 'hanging';
  context.strokeText(text, position.x, position.y);
  context.fillText(text, position.x, position.y);
  return canvas.toDataURL('image/png');
};

// 使用方式 
<img src="https://xxx.xxx.jpg" />
<div className="warter-mark-area" style={{ backgroundImage: `url(${getBase64Background({})})` }} />

优点：纯前端实现方式，支持跨域，支持 git 图水印；
缺点：生成的 base64 url 比较大；
效果展示：下文给出。
其实根据这两种 canvas 的实现方式可以轻松的想出第三种方式，就是在图片的上层遮一层 第一方法中的非图片的 canvas，这样就能完美的避免两种方案的缺点。但是停留片刻想一下，两种方案的结合，还是使用 canvas 去绘制，是不是有更简单易懂的方式呢。对，用 svg 替代。
4，SVG 方式（正在使用的方案）
给出一个 react 版的水印组件。

export const WaterMark = (props) => {
  // 获取水印数据
  const { nick, empId } = GlobalConfig.userInfo;
  const boxRef = React.createRef();
  const [waterMarkStyle, setWaterMarkStyle] = useState('180px 120px');
  const [isError, setIsError] = useState(false);
  const {
    src, text = `${nick}-${empId}`, height: propsHeight, showSrc, img, nick, empId
  } = props;
  // 设置背景图和背景图样式
  const boxStyle = {
    backgroundSize: waterMarkStyle,
    backgroundImage: `url("data:image/svg+xml;utf8,<svg width=\'100%\' height=\'100%\' xmlns=\'http://www.w3.org/2000/svg\' version=\'1.1\'><text width=\'100%\' height=\'100%\' x=\'20\' y=\'68\'  transform=\'rotate(-20)\' fill=\'rgba(0, 0, 0, 0.2)\' font-size=\'14\' stroke=\'rgba(255, 255, 255, .2)\' stroke-width=\'1\'>${text}</text></svg>")`,
  };
  const onLoad = (e) => {
    const dom = e.target;
    const {
      previousSibling, nextSibling, offsetLeft, offsetTop,
    } = dom;
    // 获取图片宽高
    const { width, height } = getComputedStyle(dom);
    if (parseInt(width.replace('px', '')) < 180) {
      setWaterMarkStyle(`${width} ${height.replace('px', '') / 2}px`);
    };
    previousSibling.style.height = height;
    previousSibling.style.width = width;
    previousSibling.style.top = `${offsetTop}px`;
    previousSibling.style.left = `${offsetLeft}px`;
    // 加载 loading 隐藏
    nextSibling.style.display = 'none';
  };
  const onError = (event) => {
    setIsError(true);
  };
  return (
    <div className={styles.water_mark_wrapper} ref={boxRef}>
      <div className={styles.water_mark_box} style={boxStyle} />
      {isError
        ? <ErrorSourceData src={src} showSrc={showSrc} height={propsHeight} text="图片加载错误" helpText="点击复制图片链接" />
        : (
          <>
            <img onLoad={onLoad} referrerPolicy="no-referrer" onError={onError} src={src} alt="图片显示错误" />
            <Icon className={styles.img_loading} type="loading" />
          </>
        )
      }
    </div>
  );
};

优点：支持 gif 图水印，不存在跨域问题，使用 repeat 属性，无插入 dom 过程，无性能问题；
缺点：。。。
dom 结构展示：

5，效果图展示
canvas 和 svg 实现的效果在展示上没有很大的区别，所以效果图就一张图全部展示了。

QA

问题一：
如果把 watermark 的 dom 删除了，图片不就是无水印了吗？
答案：
可以利用 MutationObserver 监听 water 的节点，如果节点被修改，图片也随之隐藏；
问题二：
鼠标右键复制图片？
答案：
全部的图片都禁用了右键功能
问题三：
如果从控制台的network获取图片信息呢？
答案：
此操作暂时没有想到好的解决办法，建议采用后端实现方案

总结

前端实现的水印方案始终只是一种临时方案，业务后端实现又耗费服务器资源，其实最理想的解决方式就是提供一个独立的水印服务，虽然加载过程中会略有延迟，但是相对与数据安全来说，毫秒级的延迟还是可以接受的，这样又能保证不影响业务的服务稳定性。
在每天的答疑过程中，也会有很多业务方来找我沟通水印遮挡风险点的问题，每次只能用数据安全的重要性来回复他们，当然，水印的大小，透明度，密集程度也都在不断的调优中，相信会有一个版本，既能起到水印的作用，也能更好的解决遮挡问题。

作者：ES2049 /卜露

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