谈PHP中信息加密技术

2022-11-25 11:06:18

同样是一道面试答错的问题，面试官问我非对称加密算法中有哪些经典的算法？ 当时我愣了一下，因为我把非对称加密与单项散列加密的概念弄混淆了，所以更不用说什么非对称加密算法中有什么经典算法，结果当然也让面试官愣了一下，所以今天就花点时间说说PHP中的信息加密技术

信息加密技术的分类

单项散列加密技术(不可逆的加密)

属于摘要算法，不是一种加密算法，作用是把任意长的输入字符串变化成固定长的输出串的一种函数

MD5

string md5 ( string $str [, bool $raw_output = false ] ); //MD5加密,输入任意长度字符串返回一个唯一的32位字符

md5()为单向加密，没有逆向解密算法，但是还是可以对一些常见的字符串通过收集，枚举，碰撞等方法破解;所以为了让其破解起来更麻烦一些,所以我们一般加一点盐值(salt)并双重MD5;

md5(md5($password).'sdva');

sdva就是盐值,该盐值应该是随机的,比如md5常用在密码加密上,所以在注册的时候我会随机生成这个字符串,然后通过上面的方法来双重加密一下;

Crypt

很少看到有人用这个函数,如果要用的话有可能是用在对称或非对称的算法里面,了解一下既可;

string crypt ( string $str [, string $salt ] ) //第一个为需要加密的字符串，第二个为盐值（就是加密干扰值，如果没有提供，则默认由PHP自动生成）；返回散列后的字符串或一个少于 13 字符的字符串，后者为了区别盐值。
<?php

$password='testtest.com';

echo crypt($password);

//输出:$1$DZ3.QX2.$CQZ8I.OfeepKYrWp0oG8L1

/*第二个$与第三个$之间的八个字符是由PHP生成的，每刷新一次就变一次

*/

echo "<hr>";

echo crypt($password,"testtest");

//输出：tesGeyALKYm3A

//当我们要加自定义的盐值时，如例子中的testtest作为第二个参数直接加入， 超出两位字符的会截取前两位

echo "<hr>";

echo  crypt($password,'$1$testtest$');

//输出：$1$testtest$DsiRAWGTHiVH3O0HSHGoL1

/*crypt加密函数有多种盐值加密支持，以上例子展示的是MD5散列作为盐值，该方式下

盐值以$1$$的形式加入，如例子中的testtest加在后两个$符之间，

超出八位字符的会截取前八位，总长为12位;crypt默认就是这种形式。

*/

echo "<hr>";

//crypt还有多种盐值加密支持,详见手册

Sha1加密：

string sha1 ( string $str [, bool $raw_output = false ]); //跟md5很像，不同的是sha1()默认情况下返回40个字符的散列值，传入参数性质一样，第一个为加密的字符串，第二个为raw_output的布尔值，默认为false，如果设置为true，sha1()则会返回原始的20 位原始格式报文摘要
<?php

$my_intro="zhouxiaogang";

echo sha1($my_intro); // b6773e8c180c693d9f875bcf77c1202a243e8594

echo "<hr>";

//当然，可以将多种加密算法混合使用

echo md5(sha1($my_intro));

//输出：54818bd624d69ac9a139bf92251e381d

//这种方式的双重加密也可以提高数据的安全性

非对称加密

非对称加密算法需要两个密钥来进行加密和解密，这两个秘钥是公开密钥（public key，简称公钥）和私有密钥（private key，简称私钥）;

谈PHP中信息加密技术

如图所示，甲乙之间使用非对称加密的方式完成了重要信息的安全传输。

  1. 乙方生成一对密钥（公钥和私钥）并将公钥向其它方公开。
  2. 得到该公钥的甲方使用该密钥对机密信息进行加密后再发送给乙方。
  3. 乙方再用自己保存的另一把专用密钥（私钥）对加密后的信息进行解密。乙方只能用其专用密钥（私钥）解密由对应的公钥加密后的信息。

在传输过程中，即使攻击者截获了传输的密文，并得到了乙的公钥，也无法破解密文，因为只有乙的私钥才能解密密文
同样，如果乙要回复加密信息给甲，那么需要甲先公布甲的公钥给乙用于加密，甲自己保存甲的私钥用于解密。

在非对称加密中使用的主要算法有：RSA、Elgamal、背包算法、Rabin、D-H、ECC（椭圆曲线加密算法）等。 其中我们最见的算法是RSA算法

以下是从网上摘抄的一段PHP通过openssl实现非对称加密的算法

<?php

/**

 * 使用openssl实现非对称加密

 * @since 2010-07-08

 */

class Rsa {

    /**

     * private key

     */

    private $_privKey;

    /**

     * public key

     */

    private $_pubKey;

    /**

     * the keys saving path

     */

    private $_keyPath;

    /**

     * the construtor,the param $path is the keys saving path

     */

    public function __construct($path) {

        if (empty($path) || !is_dir($path)) {

            throw new Exception('Must set the keys save path');

        }

        $this->_keyPath = $path;

    }

    /**

     * create the key pair,save the key to $this->_keyPath

     */

    public function createKey() {

        $r = openssl_pkey_new();

        openssl_pkey_export($r, $privKey);

        file_put_contents($this->_keyPath . DIRECTORY_SEPARATOR . 'priv.key', $privKey);

        $this->_privKey = openssl_pkey_get_public($privKey);

        $rp = openssl_pkey_get_details($r);

        $pubKey = $rp['key'];

        file_put_contents($this->_keyPath . DIRECTORY_SEPARATOR . 'pub.key', $pubKey);

        $this->_pubKey = openssl_pkey_get_public($pubKey);

    }

    /**

     * setup the private key

     */

    public function setupPrivKey() {

        if (is_resource($this->_privKey)) {

            return true;

        }

        $file = $this->_keyPath . DIRECTORY_SEPARATOR . 'priv.key';

        $prk = file_get_contents($file);

        $this->_privKey = openssl_pkey_get_private($prk);

        return true;

    }

    /**

     * setup the public key

     */

    public function setupPubKey() {

        if (is_resource($this->_pubKey)) {

            return true;

        }

        $file = $this->_keyPath . DIRECTORY_SEPARATOR . 'pub.key';

        $puk = file_get_contents($file);

        $this->_pubKey = openssl_pkey_get_public($puk);

        return true;

    }

    /**

     * encrypt with the private key

     */

    public function privEncrypt($data) {

        if (!is_string($data)) {

            return null;

        }

        $this->setupPrivKey();

        $r = openssl_private_encrypt($data, $encrypted, $this->_privKey);

        if ($r) {

            return base64_encode($encrypted);

        }

        return null;

    }

    /**

     * decrypt with the private key

     */

    public function privDecrypt($encrypted) {

        if (!is_string($encrypted)) {

            return null;

        }

        $this->setupPrivKey();

        $encrypted = base64_decode($encrypted);

        $r = openssl_private_decrypt($encrypted, $decrypted, $this->_privKey);

        if ($r) {

            return $decrypted;

        }

        return null;

    }

    /**

     * encrypt with public key

     */

    public function pubEncrypt($data) {

        if (!is_string($data)) {

            return null;

        }

        $this->setupPubKey();

        $r = openssl_public_encrypt($data, $encrypted, $this->_pubKey);

        if ($r) {

            return base64_encode($encrypted);

        }

        return null;

    }

    /**

     * decrypt with the public key

     */

    public function pubDecrypt($crypted) {

        if (!is_string($crypted)) {

            return null;

        }

        $this->setupPubKey();

        $crypted = base64_decode($crypted);

        $r = openssl_public_decrypt($crypted, $decrypted, $this->_pubKey);

        if ($r) {

            return $decrypted;

        }

        return null;

    }

    public function __destruct() {

        @fclose($this->_privKey);

        @fclose($this->_pubKey);

    }

}

//以下是一个简单的测试demo，如果不需要请删除

$rsa = new Rsa('ssl-key');

//私钥加密，公钥解密

echo 'source：我是老鳖<br />';

$pre = $rsa->privEncrypt('我是老鳖');

echo 'private encrypted:<br />' . $pre . '<br />';

$pud = $rsa->pubDecrypt($pre);

echo 'public decrypted:' . $pud . '<br />';

//公钥加密，私钥解密

echo 'source:干IT的<br />';

$pue = $rsa->pubEncrypt('干IT的');

echo 'public encrypt:<br />' . $pue . '<br />';

$prd = $rsa->privDecrypt($pue);

echo 'private decrypt:' . $prd;

?>

对称加密算法

对称加密(也叫私钥加密)指加密和解密使用相同密钥的加密算法。有时又叫传统密码算法，就是加密密钥能够从解密密钥中推算出来，同时解密密钥也可以从加密密钥中推算出来。而在大多数的对称算法中，加密密钥和解密密钥是相同的，所以也称这种加密算法为秘密密钥算法或单密钥算法。它要求发送方和接收方在安全通信之前，商定一个密钥。对称算法的安全性依赖于密钥，泄漏密钥就意味着任何人都可以对他们发送或接收的消息解密，所以密钥的保密性对通信性至关重要。

对称加密的常用算法有: DES算法，3DES算法，TDEA算法，Blowfish算法，RC5算法，IDEA算法。

在PHP中也有封装好的对称加密函数

Urlencode/Urldecode

string urlencode ( string $str )

/*

1. 一个参数，传入要加密的字符串（通常应用于对URL的加密）

2. urlencode为双向加密，可以用urldecode来加密（严格意义上来说，不算真正的加密,更像是一种编码方式）

3. 返回字符串，此字符串中除了 -_. 之外的所有非字母数字字符都将被替换成百分号（%）后跟两位十六进制数，空格则编码为加号（+）。

*/

通过Urlencode函数解决链接中带有&字符引起的问题:

<?php

$pre_url_encode="zhougang.com?username=zhougang&password=zhou"; //在实际开发中，我们很多时候要构造这种URL，这是没有问题的

$url_decode    ="zhougang.com?username=zhou&gang&password=zhou";//但是这种情况下用$_GET()来接受是会出问题的;

/*

Array

(

  [username] => zhou

  [gang] =>

  [password] => zhou

)

 */

//如下解决问题:

$username="zhou&gang";

$url_decode="zhougang.com?username=".urlencode($username)."&password=zhou";

?>

常见的urlencode()的转换字符

？=> %3F

= => %3D

% => %25

& => %26

\ => %5C

base64

string base64_decode ( string $encoded_data )
  1. base64_encode()接受一个参数，也就是要编码的数据（这里不说字符串，是因为很多时候base64用来编码图片）
  2. base64_encode()为双向加密，可用base64_decode()来解密
$data=file_get_contents($filename);

echo base64_encode($data);

/*然后你查看网页源码就会得到一大串base64的字符串，

再用base64_decode()还原就可以得到图片。这也可以作为移动端上传图片的处理方案之一（但是不建议这样做哈）

*/

严格的来说..这两个函数其实不算是加密,更像是一种格式的序列化

以下是我们PHP程序中常用到的对称加密算法

discuz经典算法

<?php

function authcode($string, $operation = 'DECODE', $key = '', $expiry = 0) {

    // 动态密匙长度，相同的明文会生成不同密文就是依靠动态密匙

    $ckey_length = 4;   

    // 密匙

    $key = md5($key ? $key : $GLOBALS['discuz_auth_key']);   

    // 密匙a会参与加解密

    $keya = md5(substr($key, 0, 16));

    // 密匙b会用来做数据完整性验证

    $keyb = md5(substr($key, 16, 16));

    // 密匙c用于变化生成的密文

    $keyc = $ckey_length ? ($operation == 'DECODE' ? substr($string, 0, $ckey_length):

substr(md5(microtime()), -$ckey_length)) : '';

    // 参与运算的密匙

    $cryptkey = $keya.md5($keya.$keyc);

    $key_length = strlen($cryptkey);

    // 明文，前10位用来保存时间戳，解密时验证数据有效性，10到26位用来保存$keyb(密匙b)，

//解密时会通过这个密匙验证数据完整性

    // 如果是解码的话，会从第$ckey_length位开始，因为密文前$ckey_length位保存 动态密匙，以保证解密正确

    $string = $operation == 'DECODE' ? base64_decode(substr($string, $ckey_length)) :

sprintf('%010d', $expiry ? $expiry + time() : 0).substr(md5($string.$keyb), 0, 16).$string;

    $string_length = strlen($string);

    $result = '';

    $box = range(0, 255);

    $rndkey = array();

    // 产生密匙簿

    for($i = 0; $i <= 255; $i++) {

        $rndkey[$i] = ord($cryptkey[$i % $key_length]);

    }

    // 用固定的算法，打乱密匙簿，增加随机性，好像很复杂，实际上对并不会增加密文的强度

    for($j = $i = 0; $i < 256; $i++) {

        $j = ($j + $box[$i] + $rndkey[$i]) % 256;

        $tmp = $box[$i];

        $box[$i] = $box[$j];

        $box[$j] = $tmp;

    }

    // 核心加解密部分

    for($a = $j = $i = 0; $i < $string_length; $i++) {

        $a = ($a + 1) % 256;

        $j = ($j + $box[$a]) % 256;

        $tmp = $box[$a];

        $box[$a] = $box[$j];

        $box[$j] = $tmp;

        // 从密匙簿得出密匙进行异或，再转成字符

        $result .= chr(ord($string[$i]) ^ ($box[($box[$a] + $box[$j]) % 256]));

    }

    if($operation == 'DECODE') {

        // 验证数据有效性，请看未加密明文的格式

        if((substr($result, 0, 10) == 0 || substr($result, 0, 10) - time() > 0) &&

substr($result, 10, 16) == substr(md5(substr($result, 26).$keyb), 0, 16)) {

            return substr($result, 26);

        } else {

            return '';

        }

    } else {

        // 把动态密匙保存在密文里，这也是为什么同样的明文，生产不同密文后能解密的原因

        // 因为加密后的密文可能是一些特殊字符，复制过程可能会丢失，所以用base64编码

        return $keyc.str_replace('=', '', base64_encode($result));

    }

}

加解密函数encrypt()

<?php

//$string：需要加密解密的字符串；$operation：判断是加密还是解密，E表示加密，D表示解密；$key：密匙

function encrypt($string,$operation,$key=''){

    $key=md5($key);

    $key_length=strlen($key);

      $string=$operation=='D'?base64_decode($string):substr(md5($string.$key),0,8).$string;

    $string_length=strlen($string);

    $rndkey=$box=array();

    $result='';

    for($i=0;$i<=255;$i++){

           $rndkey[$i]=ord($key[$i%$key_length]);

        $box[$i]=$i;

    }

    for($j=$i=0;$i<256;$i++){

        $j=($j+$box[$i]+$rndkey[$i])%256;

        $tmp=$box[$i];

        $box[$i]=$box[$j];

        $box[$j]=$tmp;

    }

    for($a=$j=$i=0;$i<$string_length;$i++){

        $a=($a+1)%256;

        $j=($j+$box[$a])%256;

        $tmp=$box[$a];

        $box[$a]=$box[$j];

        $box[$j]=$tmp;

        $result.=chr(ord($string[$i])^($box[($box[$a]+$box[$j])%256]));

    }

    if($operation=='D'){

        if(substr($result,0,8)==substr(md5(substr($result,8).$key),0,8)){

            return substr($result,8);

        }else{

            return'';

        }

    }else{

        return str_replace('=','',base64_encode($result));

    }

}

?>
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