浅谈 PHP 中的多种加密技术及代码示例

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。

乙方生成一对密钥（公钥和私钥）并将公钥向其它方公开。
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。
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)); 
    } 
}
?>