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谈PHP中信息加密技术

2016-01-15 21:59 程序员之家
来源:cnblogs

原文:http://www.cnblogs.com/nixi8/p/4926689.html


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);



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 )


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)

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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