PHP回顾之加解密

PHP回顾系列目录

• PHP基础
• web请求
• cookie
• web响应
• session
• 数据库操作

经过CSDN的密码泄露、各大平台和论坛被拖库等安全事件，但凡有一点安全意识的开发人员都知道不能存放明文密码（当然单纯md5同样会被鄙视）；信用卡及CVV等非常敏感的客户数据，需要经过多层加密后才存放到数据库中。

数据的安全处理包含加密和解密两个过程。加密后结果有两种：无法还原明文（不包括穷举和暴力破解）和可还原成明文。第一种是单向加密模式，一般用于校验；第二种加密有与之对应的解密过程，根据算法和密钥能得到加密前的结果。两种加密模式在实践中都有广泛应用场景。例如，用户的密码，只需要进行安全的hash即可，即使数据泄露，获取明文密码的可能性也大大降低；用户的手机号则需要加密存储，发短信通知用户时，将密文还原成手机号再使用，避免被拖库后泄露用户信息。

加密算法

PHP和加解密相关的拓展主要有： Hash，Mcrypt、OpenSSL以及在PHP 5.5中引入的密码hash API。以下分别做介绍。

Hash

Hash拓展如其名，提供了各类常见的hash算法，如md5,、SHA系列、hmac、pbkdf2等。计算字符串或者文件的hash值，该拓展内的函数基本能满足要求。拓展内常用的函数包括：

• hash_algos: 列出拓展支持的hash算法
• hash/hash_file: 根据给定的算法和数据/文件，计算hash值
• hash_hmac/hash_hmac_file/hash_pbkdf2: 计算给定数据/文件的hash值，需要提供密钥或者盐等额外数据

常用md5和sha1函数，可用拓展内的函数替代：md5(‘xxxxx’)等同于hash(‘md5’, ‘xxxxx’)，sha1同理。

Mcrypt

Mcrypt主要提供双向操作的各类算法，例如DES、3DES、AES等算法。Mcrypt依赖于libmcrypt项目，但是该项目自2007起不再维护，这导致Mcrypt拓展在PHP 7.1中被废弃，在PHP 7.2中被移除（项目迁移到PECL中）。在新项目中不建议使用Mcrypt拓展 ，官方推荐使用OpenSSL拓展替代。

和hash类函数相比，mcrypt中的加解密函数使用门槛更高。要熟练使用mcrypt，需要理清楚几个概念：加密算法(cipher)、分组模式(encrypt mode)、密钥(key)和初始向量(initialization vector， IV)。常用的加密算法包括DES/3DES/AES-128/AES-192等，分组模式有CBC/CFB/ECF/OFB等，密钥是用户用来加解密的字符串，某些算法和分组模式组合需要初始向量来驱动。

根据算法和分组模式，加密时操作的数据块大小(block size)会有差异。不是数据块大小整数倍的数据，需要进行填充后才可使用。遗憾的是，mcrypt对数据填充没有支持。同理，密钥和iv的长度必须与算法和模式要求的相符。

所以，要使用mcrypt加解密，需要上述四个要素：算法、分组模式、密钥和初始向量（非必须，某些算法和分组模式组合有要求）。mcrypt中的函数，除了真正执行加解密的函数（mcrypt_encrypt/mcrypt_decrypt、mcrypt_generic/mdecrypt_generic），其余函数可以归类为辅助获取上述四个要素中的一项。例如，使用mcrypt_list_algorithms函数获取支持的加密算法；mcrypt_get_iv_size和mcrypt_create_iv用来获取初始向量。四项要素准备齐全后，输入数据即可进行加解密（注意：数据可能需要填充，填充长度依赖于算法和分组模式）。

OpenSSL

OpenSSL拓展既包含hash类的算法，也提供双向操作的DES/AES等算法，还支持非对称的RSA算法、安全的随机数生成等功能。由于OpenSSL拓展的能力依赖于openssl库，其功能将会不断完善，建议熟悉和使用。

openssl_get_md_methods函数可获取所有支持的hash算法，使用openssl_digest函数可计算hash值。对于pbkdf2算法，可直接使用openssl_pbkdf2函数。

openssl_get_cipher_methods函数获取所有的加密算法，然后可使用openssl_encrypt/openssl_decrypt函数进行加解密。

openssl库提供了openssl_random_pseudo_bytes函数来生成随机的字符串。如果程序中需要随机数，建议使用该函数而非自行写算法生成。

此外，openssl提供了对证书的支持。可以从证书中读取证书、使用公钥和私钥对数据进行签名和校验。相关的函数包括：openssl_get_publickey/openssl_get_privatekey、openssl_private/public_encrypt/decrypt、openssl_sign/openssl_verify等函数。详情可参考官方的openssl拓展文档。

OpenSSL依赖于openssl库，建议系统中安装新版本的openssl库以保障安全性。

密码hash API

（猜测）密码的加密和验证对许多人是个难题（或者用弱鸡的行为来实现），无奈之下PHP官方在5.5版本中内置了密码加密和验证的原生支持。密码hash API主要是针对密码加密和验证：passwod_hash加密，password_verify验证密码，就是这么简单！

如果翻阅文档，发现此拓展总共四个函数。除去加密和验证，其余两个分别是password_get_info和password_neets_rehash。第一个函数返回加密数据的信息，第二个函数则校验加密数据是否与指定的算法相匹配。可见官方为了人民群众科学的使用密码而专门搞这么一套API，也是用心良苦了。

password_hash使用了号称后现代主义的加密算法：bcrypt（默认，目前也只有该算法，后续可能会加入其它算法）。使用该函数，能极大的提高密码的安全性，强烈建议使用。

具体实践

具体业务开发中，约定好加密方式，调用已有的库函数即可解决绝大部分数据加解密问题。如非必要，千万不要自己实现一套加密算法，除非你是密码学专家。例如hash类算法的一致性和雪崩性，加密类算法的安全性依赖于密钥而非算法原则，非算法专业的很难设计出，即使实现也不一定能经得住生产环境的考验。

如果约定的协议不是某个具体的加密算法，还包含了一系列前处理和后处理，就要视情况而定。PHP没有字节流的概念（使用字节流需掌握pack/unpack函数），string或者char才是最直观的，md5或者hash_hmac中的row_output参数都很少用（不一定懂含义），二进制或者字节流就更难为人了。如果对方先获取数据的字节流，做了一系列流处理和加密操作，最后base64了一下，PHP这边可能除了base64能看懂，其他的就懵逼了。这种情况下，建议找有经验的老司机写好算法后直接调用，课后自己多补补密码学的东西加深理解。

密码知识是业务中用到的一个工具，相信大部分人可以完全无视之（因为有现成API可调用）。如果能理解，就是最吼的，毕竟提高安全意识是值得称赞的。