淺談 PHP 中的多種加密技術及代碼示例

2015-11-02 09:31:32

對稱加密(也叫私鑰加密)指加密和解密使用相同密鑰的加密算法。有時又叫傳統密碼算法，就是加密密鑰能夠從解密密鑰中推算出來，同時解密密鑰也可以從加密密鑰中推算出來。而在大多數的對稱算法中，加密密鑰和解密密鑰是相同的，所以也稱這種加密算法為秘密密鑰算法或單密鑰算法。

同樣是一道面試答錯的問題，面試官問我非對稱加密算法中有哪些經典的算法？當時我愣了一下，因為我把非對稱加密與單項散列加密的概念弄混淆了，所以更不用說什么非對稱加密算法中有什么經典算法，結果當然也讓面試官愣了一下，所以今天就花點時間說說PHP中的信息加密技術

信息加密技術的分類

單項散列加密技術(不可逆的加密)

屬于摘要算法，不是一種加密算法，作用是把任意長的輸入字符串變化成固定長的輸出串的一種函數

MD5

string md5 ( string $str [, bool $raw_output = false ] ); //MD5加密,輸入任意長度字符串返回一個唯一的32位字符

md5()為單向加密，沒有逆向解密算法，但是還是可以對一些常見的字符串通過收集，枚舉，碰撞等方法破解;所以為了讓其破解起來更麻煩一些,所以我們一般加一點鹽值(salt)并雙重MD5;

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

sdva就是鹽值,該鹽值應該是隨機的,比如md5常用在密碼加密上,所以在注冊的時候我會隨機生成這個字符串,然后通過上面的方法來雙重加密一下;

Crypt

很少看到有人用這個函數,如果要用的話有可能是用在對稱或非對稱的算法里面,了解一下既可;

string crypt ( string $str [, string $salt ] ) //第一個為需要加密的字符串，第二個為鹽值（就是加密干擾值，如果沒有提供，則默認由PHP自動生成）；返回散列后的字符串或一個少于 13 字符的字符串，后者為了區別鹽值

<?php 
$password='testtest.com'; 
echo crypt($password); 
//輸出:$1$DZ3.QX2.$CQZ8I.OfeepKYrWp0oG8L1 
/*第二個$與第三個$之間的八個字符是由PHP生成的，每刷新一次就變一次 
*/ 
echo "<hr>"; 
 
echo crypt($password,"testtest"); 
//輸出：tesGeyALKYm3A 
//當我們要加自定義的鹽值時，如例子中的testtest作為第二個參數直接加入， 超出兩位字符的會截取前兩位 
echo "<hr>"; 
 
echo  crypt($password,'$1$testtest$'); 
//輸出：$1$testtest$DsiRAWGTHiVH3O0HSHGoL1 
/*crypt加密函數有多種鹽值加密支持，以上例子展示的是MD5散列作為鹽值，該方式下 
鹽值以$1$$的形式加入，如例子中的testtest加在后兩個$符之間， 
超出八位字符的會截取前八位，總長為12位;crypt默認就是這種形式。 
*/ 
echo "<hr>"; 
//crypt還有多種鹽值加密支持,詳見手冊 
 
Sha1加密： 
 
string sha1 ( string $str [, bool $raw_output = false ]); //跟md5很像，不同的是sha1()默認情況下返回40個字符的散列值，傳入參數性質一樣，第一個為加密的字符串，第二個為raw_output的布爾值，默認為false，如果設置為true，sha1()則會返回原始的20 位原始格式報文摘要 
<?php 
$my_intro="zhouxiaogang"; 
echo sha1($my_intro); // b6773e8c180c693d9f875bcf77c1202a243e8594 
echo "<hr>"; 
//當然，可以將多種加密算法混合使用 
echo md5(sha1($my_intro)); 
//輸出：54818bd624d69ac9a139bf92251e381d 
//這種方式的雙重加密也可以提高數據的安全性

非對稱加密

非對稱加密算法需要兩個密鑰來進行加密和解密，這兩個秘鑰是公開密鑰（public key，簡稱公鑰）和私有密鑰（private key，簡稱私鑰）;

1b4c510fd9f9d72a79ac165bd72a2834359bbbaf.jpg-182.2kB

如圖所示，甲乙之間使用非對稱加密的方式完成了重要信息的安全傳輸。

乙方生成一對密鑰（公鑰和私鑰）并將公鑰向其它方公開。
得到該公鑰的甲方使用該密鑰對機密信息進行加密后再發送給乙方。
乙方再用自己保存的另一把專用密鑰（私鑰）對加密后的信息進行解密。乙方只能用其專用密鑰（私鑰）解密由對應的公鑰加密后的信息。

在傳輸過程中，即使攻擊者截獲了傳輸的密文，并得到了乙的公鑰，也無法破解密文，因為只有乙的私鑰才能解密密文
同樣，如果乙要回復加密信息給甲，那么需要甲先公布甲的公鑰給乙用于加密，甲自己保存甲的私鑰用于解密。

在非對稱加密中使用的主要算法有：RSA、Elgamal、背包算法、Rabin、D-H、ECC（橢圓曲線加密算法）等。 其中我們最見的算法是RSA算法

以下是從網上摘抄的一段PHP通過openssl實現非對稱加密的算法

<?php 
/** 
* 使用openssl實現非對稱加密 
* @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 (emptyempty($path) || !is_dir($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); 
    } 
} 
//以下是一個簡單的測試demo，如果不需要請刪除 
$rsa = new Rsa('ssl-key'); 
//私鑰加密，公鑰解密 
echo 'source：我是老鱉<br />'; 
$pre = $rsa->privEncrypt('我是老鱉'); 
echo 'private encrypted:<br />' . $pre . '<br />'; 
$pud = $rsa->pubDecrypt($pre); 
echo 'public decrypted:' . $pud . '<br />'; 
//公鑰加密，私鑰解密 
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; 
?>

對稱加密算法

對稱加密(也叫私鑰加密)指加密和解密使用相同密鑰的加密算法。有時又叫傳統密碼算法，就是加密密鑰能夠從解密密鑰中推算出來，同時解密密鑰也可以從加密密鑰中推算出來。而在大多數的對稱算法中，加密密鑰和解密密鑰是相同的，所以也稱這種加密算法為秘密密鑰算法或單密鑰算法。它要求發送方和接收方在安全通信之前，商定一個密鑰。對稱算法的安全性依賴于密鑰，泄漏密鑰就意味著任何人都可以對他們發送或接收的消息解密，所以密鑰的保密性對通信性至關重要。

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

在PHP中也有封裝好的對稱加密函數

Urlencode/Urldecode 
 
string urlencode ( string $str ) 
/* 
1. 一個參數，傳入要加密的字符串（通常應用于對URL的加密） 
2. urlencode為雙向加密，可以用urldecode來加密（嚴格意義上來說，不算真正的加密,更像是一種編碼方式） 
3. 返回字符串，此字符串中除了 -_. 之外的所有非字母數字字符都將被替換成百分號（%）后跟兩位十六進制數，空格則編碼為加號（+）。 
*/

通過Urlencode函數解決鏈接中帶有&字符引起的問題:

<?php 
$pre_url_encode="zhougang.com?username=zhougang&password=zhou"; //在實際開發中，我們很多時候要構造這種URL，這是沒有問題的 
$url_decode    ="zhougang.com?username=zhou&gang&password=zhou";//但是這種情況下用$_GET()來接受是會出問題的; 
/* 
Array 
( 
  [username] => zhou 
  [gang] => 
  [password] => zhou 
) 
*/ 
 
//如下解決問題: 
$username="zhou&gang"; 
$url_decode="zhougang.com?username=".urlencode($username)."&password=zhou"; 
?> 
 
常見的urlencode()的轉換字符 
 
？=> %3F 
= => %3D 
% => %25 
& => %26 
\ => %5C 
 
base64 
 
string base64_decode ( string $encoded_data ) 
 
    base64_encode()接受一個參數，也就是要編碼的數據（這里不說字符串，是因為很多時候base64用來編碼圖片） 
 
    base64_encode()為雙向加密，可用base64_decode()來解密 
 
$data=file_get_contents($filename); 
echo base64_encode($data); 
/*然后你查看網頁源碼就會得到一大串base64的字符串， 
再用base64_decode()還原就可以得到圖片。這也可以作為移動端上傳圖片的處理方案之一（但是不建議這樣做哈） 
*/

嚴格的來說..這兩個函數其實不算是加密,更像是一種格式的序列化

以下是我們PHP程序中常用到的對稱加密算法

discuz經典算法

<?php 
function authcode($string, $operation = 'DECODE', $key = '', $expiry = 0) {   
    // 動態密匙長度，相同的明文會生成不同密文就是依靠動態密匙   
    $ckey_length = 4;   
 
    // 密匙   
    $key = md5($key ? $key : $GLOBALS['discuz_auth_key']);   
 
    // 密匙a會參與加解密   
    $keya = md5(substr($key, 0, 16));   
    // 密匙b會用來做數據完整性驗證   
    $keyb = md5(substr($key, 16, 16));   
    // 密匙c用于變化生成的密文   
    $keyc = $ckey_length ? ($operation == 'DECODE' ? substr($string, 0, $ckey_length): 
substr(md5(microtime()), -$ckey_length)) : '';   
    // 參與運算的密匙   
    $cryptkey = $keya.md5($keya.$keyc);   
    $key_length = strlen($cryptkey);   
    // 明文，前10位用來保存時間戳，解密時驗證數據有效性，10到26位用來保存$keyb(密匙b)， 
//解密時會通過這個密匙驗證數據完整性   
    // 如果是解碼的話，會從第$ckey_length位開始，因為密文前$ckey_length位保存 動態密匙，以保證解密正確   
    $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);   
    $rndkey = array();   
    // 產生密匙簿   
    for($i = 0; $i <= 255; $i++) {   
        $rndkey[$i] = ord($cryptkey[$i % $key_length]);   
    }   
    // 用固定的算法，打亂密匙簿，增加隨機性，好像很復雜，實際上對并不會增加密文的強度   
    for($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;   
        // 從密匙簿得出密匙進行異或，再轉成字符   
        $result .= chr(ord($string[$i]) ^ ($box[($box[$a] + $box[$j]) % 256]));   
    }   
    if($operation == 'DECODE') {  
        // 驗證數據有效性，請看未加密明文的格式   
        if((substr($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 {   
        // 把動態密匙保存在密文里，這也是為什么同樣的明文，生產不同密文后能解密的原因   
        // 因為加密后的密文可能是一些特殊字符，復制過程可能會丟失，所以用base64編碼   
        return $keyc.str_replace('=', '', base64_encode($result));   
    }   
}

加解密函數encrypt()

<?php 
//$string：需要加密解密的字符串；$operation：判斷是加密還是解密，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)); 
    } 
} 
?>

責任編輯：王雪燕來源：菜問

PHP 加密技術代碼示例