PHP 數(shù)據(jù)加密
2019-09-08 23:11:25
供稿：網(wǎng)友
數(shù)據(jù)加密在我們生活中的地位已經(jīng)越來越重要了，尤其是考慮到在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)生的大量 交易和傳輸?shù)拇罅繑?shù)據(jù)。如果對于采用安全措施有興趣的話，也一定會(huì)有興趣了解PHP提供的一系列安全功能。在本篇文章中，我們將介紹這些 功能，提供一些基本的用法，以便你能夠?yàn)樽约旱膽?yīng)用軟件中增加安全功能。
預(yù)備知識(shí)
在詳細(xì)介紹PHP的安全功能之 前，我們需要花點(diǎn)時(shí)間來向沒有接觸過這方面內(nèi)容的讀者介紹一些有關(guān)密碼學(xué)的基本知識(shí)，如果對密碼學(xué)的基本概念已經(jīng)非常熟悉，就可以跳 過去這一部分。
密碼學(xué)可以通俗地被描述為對加/解密的研究和實(shí)驗(yàn)，加密是將易懂的資料轉(zhuǎn)換為不易懂資料的過程，解密 則是將不易懂的資料轉(zhuǎn)換為原來易懂資料的過程。不易懂的資料被稱作密碼，易懂的資料被稱作明碼。
數(shù)據(jù)的加/解密都需 要一定的算法，這些算法可以非常地簡單，如著名的凱撒碼，但當(dāng)前的加密算法要相對復(fù)雜得多，其中一些利用現(xiàn)有的方法甚至是無法破譯的 。
PHP的加密功能
只要有一點(diǎn)使用非Windows平臺(tái)經(jīng)驗(yàn)的人可能對crypt()也相當(dāng)熟悉，這一函數(shù)完成被稱作單向加密 的功能，它可以加密一些明碼，但不能夠?qū)⒚艽a轉(zhuǎn)換為原來的明碼。盡管從表面上來看這似乎是一個(gè)沒有什么用處的功能，但它的確被廣泛用 來保證系統(tǒng)密碼的完整性。因?yàn)椋瑔蜗蚣用艿目诹钜坏┞淙氲谌饺说氖掷?，由于不能被還原為明文，因此也沒有什么大用處。在驗(yàn)證用戶輸 入的口令時(shí)，用戶的輸入采用的也是單向算法，如果輸入與存儲(chǔ)的經(jīng)加密后的口令相匹配，則輸入的口信一定是正確的。
PHP同樣提供了使用其crypt()函數(shù)完成單向加密功能的可能性。我將在這里簡要地介紹該函數(shù)：
string crypt (string input_string [, string salt])
其中的input_string參數(shù)是需要加密的字符串，第二個(gè)可選的salt是一個(gè)位字串，它能夠影響 加密的暗碼，進(jìn)一步地排除被稱作預(yù)計(jì)算攻擊的可能性。缺省情況下，PHP使用一個(gè)2個(gè)字符的DES干擾串，如果你的系統(tǒng)使用的是MD5（我將在 以后介紹MD5算法），它會(huì)使用一個(gè)12個(gè)字符的干擾串。順便說一下，可以通過執(zhí)行下面的命令發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)將要使用的干擾串的長度：
print "My system salt size is: ". CRYPT_SALT_LENGTH;
系統(tǒng)也可能支持其他的加密算法。crypt()支持四 種算法，下面是它支持的算法和相應(yīng)的salt參數(shù)的長度：
算法 Salt長度
CRYPT_STD_DES 2-character (Default)
CRYPT_EXT_DES 9-character
CRYPT_MD5 12-character beginning with $
CRYPT_BLOWFISH 16-character beginning with $
用crypt()實(shí)現(xiàn)用戶身份驗(yàn)證
作為crypt()函數(shù)的一個(gè)例子，考慮這樣一種情況，你希望創(chuàng)建一段PHP腳本程序限 制對一個(gè)目錄的訪問，只允許能夠提供正確的用戶名和口令的用戶訪問這一目錄。我將把資料存儲(chǔ)在我喜歡的數(shù)據(jù)庫MySQL的一個(gè)表中。下面我 們以創(chuàng)建這個(gè)被稱作members的表開始我們的例子：
mysql>CREATE TABLE members (
->username CHAR(14) NOT NULL,
->password CHAR(32) NOT NULL,
->PRIMARY KEY(username)
->);
然后，我們假定下面的數(shù)據(jù)已經(jīng)存儲(chǔ)在該表中：
用戶名 密碼
clark keloD1C377lKE
bruce ba1T7vnz9AWgk
peter paLUvRWsRLZ4U
這些加密的口令對應(yīng)的明碼分別是kent、banner和parker。注意一下每個(gè)口令的前二個(gè)字母， 這是因?yàn)槲沂褂昧讼旅娴拇a，根據(jù)口令的前二個(gè)字母創(chuàng)建干擾串的：
$enteredPassword.
$salt = substr($enteredPassword, 0, 2);
$userPswd = crypt($enteredPassword, $salt);
// $userPswd然后就和用戶名一起存儲(chǔ)在MySQL 中
我將使用Apache的口令-應(yīng)答認(rèn)證配置提示用戶輸入用戶名和口令，一個(gè)鮮為人知的有關(guān)PHP的信息是，它可以把Apache 的口令-應(yīng)答系統(tǒng)輸入的用戶名和口令識(shí)別為$PHP_AUTH_USER和$PHP_AUTH_PW，我將在身份驗(yàn)證腳本中用到這二個(gè)變量?；ㄒ恍r(shí)間仔細(xì)閱讀下 面的腳本，多注意一下其中的解釋，以便更好地理解下面的代碼：
crypt()和Apache的口令-應(yīng)答驗(yàn)證系統(tǒng)的應(yīng)用
<?php
$host = "localhost";
$user = "zorro";
$pswd = "hell odolly";
$db = "users";
// Set authorization to False
$authorization = 0;
// Verify that user has entered username and password
if (isset($PHP_AUTH_USER) && isset($PHP_AUTH_PW)) :
mysql_pconnect($host, $user, $pswd) or die("Can't connect to MySQL
server!");
mysql_select_db($db) or die("Can't select database!");
// Perform the encryption
$salt = substr($PHP_AUTH_PW, 0, 2);
$encrypted_pswd = crypt($PHP_AUTH_PW, $salt);
// Build the query
$query = "SELECT username FROM members WHERE
username = '$PHP_AUTH_USER' AND
password = '$encrypted_pswd'";
// Execute the query
if (mysql_numrows(mysql_query($query)) == 1) :
$authorization = 1;
endif;
endif;
// confirm authorization
if (! $authorization) :
header('WWW-Authenticate: Basic realm="Private"');
header('HTTP/1.0 401 Unauthorized');
print "You are unauthorized to enter this area.";
exit;
else :
print "This is the secret data!";
endif;
?>
上面就是一個(gè)核實(shí)用戶訪問權(quán)限的簡單身份驗(yàn)證系統(tǒng)。在使用crypt()保護(hù)重要的機(jī)密資料時(shí)，記住在缺省狀態(tài)下使用的 crypt()并不是最安全的，只能用在對安全性要求較低的系統(tǒng)中，如果需要較高的安全性能，就需要我在本篇文章的后面介紹的算法。
下面我將介紹另一個(gè)PHP支持的函數(shù)━━md5()，這一函數(shù)使用MD5散列算法，它有幾種很有趣的用法值得一提：
混編
一個(gè)混編函數(shù)可以將一個(gè)可變長度的信息變換為具有固定長度被混編過的輸出，也被稱作“信息文摘”。這是十分有用的，因?yàn)?一個(gè)固定長度的字符串可以用來檢查文件的完整性和驗(yàn)證數(shù)字簽名以及用戶身份驗(yàn)證。由于它適合于PHP，PHP內(nèi)置的md5()混編函數(shù)將把一個(gè)可 變長度的信息轉(zhuǎn)換為128位（32個(gè)字符）的信息文摘?；炀幍囊粋€(gè)有趣的特點(diǎn)是不能通過分析混編后的信息得到原來的明碼，因?yàn)榛炀幒蟮慕Y(jié)果 與原來的明碼內(nèi)容沒有依賴關(guān)系。 即便只改變一個(gè)字符串中的一個(gè)字符，也將使得MD5混編算法計(jì)算出二個(gè)截然不同的結(jié)果。我們首先來看下 表的內(nèi)容及其相應(yīng)的結(jié)果：
使用md5()混編字符串
<?php
$msg = "This is some message that I just wrote";
$enc_msg = md5($msg);
print "hash: $enc_msg ";
?>
結(jié)果：
hash: 81ea092649ca32b5ba375e81d8f4972c
注意，結(jié)果的長度為32個(gè)字符。再來看一下下面的表，其中的$msg的值有了一點(diǎn) 微小的變化：
使用md5()對一個(gè)稍微變化的字符串進(jìn)行混編
<?php
//注意，message中少了一個(gè)s
$msg = "This is some mesage that I just wrote";
$enc_msg = md5($msg);
print "hash2: $enc_msg <br /><br />";
?>
結(jié)果：
hash2: e86cf511bd5490d46d5cd61738c82c0c
可以 發(fā)現(xiàn)，盡管二個(gè)結(jié)果的長度都是32個(gè)字符，但明文中一點(diǎn)微小的變化使得結(jié)果發(fā)生了很大的變化，因此，混編和md5()函數(shù)是檢查數(shù)據(jù)中微小變 化的一個(gè)很好的工具。
盡管crypt()和md5()各有用處，但二者在功能上都受到一定的限制。在下面的部分中，我們將介紹 二個(gè)非常有用的被稱作Mcrypt和Mhash的PHP擴(kuò)展，將大大拓展PHP用戶在加密方面的選擇。
盡管我們在上面的小節(jié)中說明了 單向加密的重要性，但有時(shí)我們可能需要在加密后，再把密碼數(shù)據(jù)還原成原來的數(shù)據(jù)，幸運(yùn)的是，PHP通過Mcrypt擴(kuò)展庫的形式提供了這種可能 性。
Mcrypt
Mcrypt 2.5.7 Unix | Win32
Mcrypt 2.4.7是一個(gè)功能強(qiáng)大的加密算法擴(kuò)展庫，它包括有22種算法 ，其中就包括下面的幾種算法：
Blowfish RC2 Safer-sk64 xtea
Cast-256 RC4 Safer-sk128
DES RC4-iv Serpent
Enigma Rijndael-128 Threeway
Gost Rijndael-192 TripleDES
LOKI97 Rijndael-256 Twofish
PanamaSaferplus Wake
安裝：
在標(biāo)準(zhǔn)的PHP軟件包中不包括Mcrypt，因此需要下載它，下載的地址為：ftp://argeas.cs-net.gr/pub/unix/mcrypt/ 。下載后，按照下面的方法進(jìn)行編譯，并把它擴(kuò)充在PHP中：
下載Mcrypt軟件包。
gunzipmcrypt-x.x.x.tar.gz
tar -xvfmcrypt-x.x.x.tar
./configure --disable-posix-threads
make
make install
cd to your PHP directory.
./configure -with-mcrypt=[dir] [--other-configuration-directives]
make
make install
當(dāng)然了，根據(jù)你的 要求和PHP安裝時(shí)與互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器軟件的關(guān)系，上面的過程可能需要作適當(dāng)?shù)男薷摹?
使用Mcrypt
Mcrypt的優(yōu)點(diǎn)不僅僅 在于其提供的加密算法較多，還在于它可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行加/解密處理，此外，它還提供了35種處理數(shù)據(jù)用的函數(shù)。盡管對這些函數(shù)進(jìn)行詳細(xì)介紹 已經(jīng)超出了這篇文章的范圍，我還是要就幾個(gè)典型的函數(shù)作一下簡要的介紹。
首先，我將介紹如何使用Mcrypt擴(kuò)展庫對數(shù) 據(jù)進(jìn)行加密，然后再介紹如何使用它進(jìn)行解密。下面的代碼對這一過程進(jìn)行了演示，首先是對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，然后在瀏覽器上顯示加密后的數(shù) 據(jù)，并將加密后的數(shù)據(jù)還原為原來的字符串，將它顯示在瀏覽器上。
使用Mcrypt對數(shù)據(jù)進(jìn)行加、解密
<?php
// Designate string to be encrypted
$string = "Applied Cryptography, by Bruce Schneier, is
a wonderful cryptography reference.";
// Encryption/decryption key
$key = "Four score and twenty years ago";
// Encryption Algorithm
$cipher_alg = MCRYPT_RIJNDAEL_128;
// Create the initialization vector for added security.
$iv = mcrypt_create_iv(mcrypt_get_iv_size($cipher_alg,
MCRYPT_MODE_ECB), MCRYPT_RAND);
// Output original string
print "Original string: $string <p>";
// Encrypt $string
$encrypted_string = mcrypt_encrypt($cipher_alg, $key,
$string, MCRYPT_MODE_CBC, $iv);
// Convert to hexadecimal and output to browser
print "Encrypted string: ".bin2hex($encrypted_string)."<p>";
$decrypted_string = mcrypt_decrypt($cipher_alg, $key,
$encrypted_string, MCRYPT_MODE_CBC, $iv);
print "Decrypted string: $decrypted_string";
?>
執(zhí)行上面的腳本將會(huì)產(chǎn)生下面的輸出：
Original string: Applied Cryptography, by Bruce Schneier, is a wonderful cryptography reference.
Encrypted string: 02a7c58b1ebd22a9523468694b091e60411cc4dea8652bb8072 34fa06bbfb20e71ecf525f29df58e28f3d9bf541f7ebcecf62b c89fde4d8e7ba1e6cc9ea24850478c11742f5cfa1d23fe22fe8 bfbab5e
Decrypted string: Applied Cryptography, by Bruce Schneier, is a wonderful cryptography reference.
上面的代碼中二個(gè)最典型的函數(shù)是mcrypt_encrypt()和 mcrypt_decrypt()，它們的用途是顯而易見的。我使用了“電報(bào)密碼本”模式，Mcrypt提供了幾種加密方式，由于每種加密方式都有可以影響 密碼安全的特定字符，因此每種模式都需要了解。對于沒有接觸過密碼系統(tǒng)的讀者來說，可能對mcrypt_create_iv()函數(shù)更有興趣，盡管對這 一函數(shù)進(jìn)行徹底的解釋已經(jīng)超出了本篇文章的范圍，但我仍然會(huì)提到它創(chuàng)建的初始化向量（hence, iv），這一向量可以使每條信息彼此獨(dú)立。 盡管不是所有的模式都需要這一初始化變量，但如果在要求的模式中沒有提供這一變量，PHP就會(huì)給出警告信息。
Mhash擴(kuò)展庫
http://sourceforge.net/projects/mhash/
0.8.3版的Mhash擴(kuò)展庫支持12種混編算法，仔細(xì)檢查Mhash v.0.8.3的頭文件mhash.h可以知道，它支持下面的混編算法：
CRC32 HAVAL160 MD5
CRC32B HAVAL192 RIPEMD160
GOST HAVAL224 SHA1
HAVAL128 HAVAL256 TIGER
安裝
象Mcrypt一 樣，Mhash也沒有包括在PHP軟件包中，對于非Windows用戶而言，下面是安裝過程：
下載Mhash擴(kuò)展庫
gunzipmhash-x.x.x.tar.gz
tar -xvfmhash-x.x.x.tar
./configure
make
make install
cd <PHP所在的目錄 >
./configure -with-mhash=[dir] [--other-configuration-directives]
make
make install
象Mcrypt一樣 ，根據(jù)PHP在互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器軟件上的安裝方式，可能需要對Mhash進(jìn)行其他的配置。
對于Windows用戶而言， http://www.php4win.de中有一個(gè)很好的包括Mhash擴(kuò)展庫在內(nèi)的PHP軟件包。只要下載并進(jìn)行解壓縮，然后根據(jù)其中的readme.first文檔中的指 令進(jìn)行安裝即可。
使用Mhash
對信息進(jìn)行混編非常簡單，看一下下面的例子：
<?php
$hash_alg = MHASH_TIGER;
$message = "These are the directions to the secret fort. Two steps left, three steps right, and cha chacha.";
$hashed_message = mhash($hash_alg, $message);
print "The hashed message is ". bin2hex($hashed_message);
?>
執(zhí)行這一段腳本程序?qū)⒌玫较旅娴妮敵鼋Y(jié)果：
The hashed message is 07a92a4db3a4177f19ec9034ae5400eb60d1a9fbb4ade461
在這里使用bin2hex()函數(shù)的目的是方便我們理解$hashed_message 的輸出，這是因?yàn)榛炀幍慕Y(jié)果是二進(jìn)制格式，為了能夠?qū)⑺D(zhuǎn)化為易于理解的格式，必須將它轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制格式。
需要 注意的是，混編是單向功能，其結(jié)果不依賴輸入，因此可以公開顯示這一信息。這一策略通常用于讓用戶比較下載文件和系統(tǒng)管理員提供的文 件，以確保文件的完整性。
Mhash還有其他一些有用的函數(shù)。例如，我需要輸出一個(gè)Mhash支持的算法的名字，由于 Mhash支持的所有算法的名字都以MHASH_開頭，因此，可以通過執(zhí)行如下的代碼完成這一任務(wù)：
<?php
$hash_alg = MHASH_TIGER;
print "This data has been hashed with the".mhash_get_hash_name($hashed_message)."hashing algorithm.";
?>
得到的輸出是：
This data has been hashed with the TIGER hashing algorithm.
關(guān)于PHP和加密最后需要注意的一個(gè)問題
關(guān)于PHP和加密需要注意的最后的一個(gè)重要問題是在服務(wù)器和客戶端之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù) 在傳輸過程中是不安全的！PHP是一種服務(wù)器端技術(shù)，不能阻止數(shù)據(jù)在傳輸過程中泄密。因此，如果想實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的安全應(yīng)用，建議選用 Apache-SSL或其他的安全服務(wù)器布置。
結(jié)論
這篇文章介紹了PHP最有用的功能之一━━數(shù)據(jù)加密，不僅討論了PHP內(nèi)置 的crypt() 和md5()加密函數(shù)，還討論了用于數(shù)據(jù)加密的功能強(qiáng)大的擴(kuò)展庫━━Mcrypt和Mhash。在這篇文章最后，我需要指出的是，一個(gè)真正 安全的PHP應(yīng)用還應(yīng)該包括安全的服務(wù)器，由于PHP是一種服務(wù)器端的技術(shù)，因此，在數(shù)據(jù)由客戶端向服務(wù)器端進(jìn)行傳輸時(shí)，它不能保證數(shù)據(jù)的 安全。
