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# 不使用mcrypt进行加密/解密

在一般的 PHP 社区成员中，一个鲜为人知的事实是，作为大多数基于 PHP 的加密的核心的 `mcrypt` 扩展被认为是安全的，但它并不安全。从安全的角度来看，最大的问题之一是 `mcrypt` 扩展需要高级的密码学知识才能成功运行，而很少有程序员具备这些知识。这就导致了严重的误操作，最终导致数据损坏的几率为256分之一等问题。这可不是什么好机会。此外，开发人员对`libmcrypt`的支持，即`mcrypt`扩展所基于的核心库，已于2007年被放弃，这意味着代码库已经过时，错误百出，并且没有应用补丁的机制。因此，了解如何在不使用`mcrypt`的情况下进行强加密/解密是非常重要的。

## 如何做...

1.之前提出的问题的解决方案，如果你想知道，就是使用`openssl`。这个扩展维护得很好，并且具有现代的、非常强大的加密/解密功能。

{% hint style="danger" %}
为了使用任何`openssl*`函数，openssl PHP扩展必须被编译并启用！此外，你需要在你的Web服务器上安装最新的`OpenSSL`包。
{% endhint %}

2\. 首先，你需要确定你的安装中哪些密码方法是可用的。为此，您可以使用 `openssl_get_cipher_methods()` 命令。例子包括基于高级加密标准（AES）、BlowFish（BF）、CAMELLIA、CAST5、数据加密标准（DES）、Rivest密码（RC）（也被亲切地称为Ron's Code）和SEED的算法。你会注意到，这个方法显示的密码方法是大写和小写重复的。

3\. 接下来，你需要弄清楚哪种方法最适合你的需求。下面是一个表格，对各种方法进行了快速的总结。

| 方法         | 发布时间 | 密钥大小(bits)                   | 密钥块大小 (bytes) | 备注                                             |
| ---------- | ---- | ---------------------------- | ------------- | ---------------------------------------------- |
| `camellia` | 2000 | 128, 192, 256                | 16            | 由三菱和NTT共同开发                                    |
| `aes`      | 1998 | 128, 192, 256                | 16            | 由Joan Daemen和Vincent Rijmen开发。最初以Rijndael的名义提交 |
| `seed`     | 1998 | 128                          | 16            | 由韩国信息安全局开发                                     |
| `cast5`    | 1996 | 40-128                       | 8             | 由Carlisle Adams和Stafford Tavares开发             |
| `bf`       | 1993 | 1 - 448                      | 8             | 由Bruce Schneier设计                              |
| `rc2`      | 1987 | <p>8 - 1,024</p><p>默认 64</p> | 8             | 由Ron Rivest（RSA的核心创始人之一）设计                     |
| `des`      | 1977 | 56 (+8 奇偶校验位)                | 8             | 由IBM开发，基于Horst Feistel的工作                      |

4\. 另一个考虑因素是你喜欢的块密码操作模式是什么。常见的选择总结在这个表中。

| 模式  | 代表                                                       | 备注                                                                                                       |
| --- | -------------------------------------------------------- | -------------------------------------------------------------------------------------------------------- |
| ECB | Electronic Code Book                                     | 不需要初始化向量(IV);加密和解密都支持并行化;简单快速;不隐藏数据模式;不推荐!!!                                                             |
| CBC | Cipher Block Chaining                                    | 需要IV；后续的块，即使是相同的，也会与前一个块进行XOR编辑，从而获得更好的整体加密效果；如果IV是可预测的，第一个块可以被解密，剩下的信息就会暴露出来；信息必须被填充到密码块大小的倍数；只支持解密的并行化 |
| CFB | Cipher Feedback                                          | CBC的近亲，只是加密方式是反向的                                                                                        |
| OFB | Output Feedback                                          | 非常对称：加密和解密相同；完全不支持并行化                                                                                    |
| CTR | Counter                                                  | 与OFB的操作类似；支持加密和解密的并行化                                                                                    |
| CCM | Counter with CBC-MAC                                     | CTR的衍生物；仅设计为128位的块长；提供认证和保密性；CBC-MAC代表密码块链-信息认证码                                                         |
| GCM | Galois/Counter Mode                                      | 基于CTR模式；应该对每个流使用不同的IV进行加密；特别高的吞吐量（与其他模式相比）；支持加密和解密的并行化                                                   |
| XTS | XEX-based Tweaked-codebook mode with ciphertext Stealing | 相对较新(2010年)且速度较快；使用两把钥匙；增加了可作为一个区块安全加密的数据量                                                               |

5\. 在选择加密方法和模式之前，你还需要确定加密的内容是否需要在你的PHP应用之外解密。例如，如果你是将数据库凭证加密存储到一个独立的文本文件中，你是否需要具备从命令行解密的能力？如果是这样，请确保你选择的加密方法和操作模式是目标操作系统所支持的。

6\. 为IV提供的字节数根据选择的密码方法而变化。为了得到最好的结果，可以使用 `random_bytes()`（PHP 7 中新增），它返回一个真正的 **CSPRNG** 字节序列。IV的长度有很大的不同。试着从16开始。如果产生警告，将显示该算法所需提供的正确字节数，因此要相应调整大小。

```php
$iv  = random_bytes(16);
```

7\. 要执行加密，使用`openssl_encrypt()`。以下是需要传递的参数。

| 参数       | 备注                                                                                                                                     |
| -------- | -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- |
| Data     | 纯文本你需要加密的内容                                                                                                                            |
| Method   | 你用`openssl_get_cipher_methods()`确定的一个方法，确定如下。 方法 - key\_size - cipher\_mode 所以，举例来说，如果你想采用AES的方法，密钥大小为256，并采用GCM模式，你可以输入`aes-256-gcm`。 |
| Password | 虽然这个参数被记录为密码，但它可以被看作是一个密钥。使用`random_bytes()`来生成一个与所需密钥大小相匹配的字节数的密钥。                                                                    |
| Options  | 在你获得更多`openssl`加密经验之前，建议你坚持使用默认值0。                                                                                                     |
| IV       | 使用`random_bytes()`来生成一个具有与密码方法相匹配的字节数的IV。                                                                                              |

8\. 举个例子，假设你想选择AES加密方式，密钥大小为256，XTS模式。下面是用于加密的代码。

```php
$plainText = 'Super Secret Credentials';
$key = random_bytes(16);
$method = 'aes-256-xts';
$cipherText = openssl_encrypt($plainText, $method, $key, 0, $iv);
```

9\. 要解密，对`$key`和`$iv`使用相同的值，以及`openssl_decrypt()`函数。

```php
$plainText = openssl_decrypt($cipherText, $method, $key, 0, $iv);
```

## 如何运行...

为了查看可用的密码方法，创建一个名为`chap_12_openssl_encryption.php`的PHP脚本，然后运行这个命令。

```php
<?php
echo implode(', ', openssl_get_cipher_methods());
```

输出应该是这样的。

![](https://4003166589-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-legacy-files/o/assets%2F-MI8uoNP39NtFbFJCDs5%2F-MPgsZgwM3Ok-Z_W40pc%2F-MPgsgZ-68h6ttLId92H%2Fimage.png?alt=media\&token=ddc14f8b-6cc0-4975-829b-9c32074e203e)

接下来，可以为要加密的纯文本、方法、密钥和IV添加值。举个例子，试试使用XTS操作模式下的AES，密钥大小为256。

```php
$plainText = 'Super Secret Credentials';
$method = 'aes-256-xts';
$key = random_bytes(16);
$iv  = random_bytes(16);
```

要加密，你可以使用`openssl_encrypt()`，指定之前配置的参数。

```php
$cipherText = openssl_encrypt($plainText, $method, $key, 0, $iv);
```

你可能还想对结果进行base64编码，以使其更加可用。

```php
$cipherText = base64_encode($cipherText);
```

解密时，使用相同的`$key`和`$iv`值。不要忘了先解密base64值。

```php
$plainText = openssl_decrypt(base64_decode($cipherText), 
$method, $key, 0, $iv);
```

这里的输出显示的是base64编码的密码文本，然后是解密后的明文。

![](https://4003166589-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-legacy-files/o/assets%2F-MI8uoNP39NtFbFJCDs5%2F-MPgsZgwM3Ok-Z_W40pc%2F-MPgtDT2_VfTbVvxBKFb%2Fimage.png?alt=media\&token=82efd7da-c8c1-452c-9a4c-2b6c3d456d1b)

如果你为IV提供的字节数不正确，对于所选择的密码方法，将显示一条警告信息。

![](https://4003166589-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-legacy-files/o/assets%2F-MI8uoNP39NtFbFJCDs5%2F-MPgsZgwM3Ok-Z_W40pc%2F-MPgtGzuMGolXry3Hqlg%2Fimage.png?alt=media\&token=53f5161f-ed28-4b5c-a2c1-29a5e1135c29)

## 更多...

在 PHP 7 中，当使用 `open_ssl_encrypt()` 和 `open_ssl_decrypt()` 以及所支持的认证数据加密 (AEAD) 模式时出现了一个问题——GCM 和 CCM。因此，在 PHP 7.1 中，这些函数增加了三个额外的参数，如下所示。

| 参数            | 备注                                           |
| ------------- | -------------------------------------------- |
| `$tag`        | 通过引用传递的认证标签；如果认证失败，变量值保持不变。                  |
| `$aad`        | 额外的认证数据                                      |
| `$tag_length` | GCM模式为4-16；CCM模式无限制；仅适用于open\_ssl\_encrypt() |

更多信息，您可以参考<https://wiki.php.net/rfc/openssl\\_aead。>

## 更多...

关于为什么在 PHP 7.1 中取消 mcrypt 扩展的优秀讨论，请参考 <https://wiki.php.net/rfc/mcrypt-viking-funeral> 的文章。关于构成各种加密方法基础的块加密的良好描述，请参考 <https://en.wikipedia.org/wiki/Block\\_cipher> 的文章。关于AES的优秀描述，请参考<https://en.wikipedia.org/wiki/Advanced\\_Encryption\\_Standard。关于描述加密操作模式的优秀文章，可以参考https://en.wikipedia.org/wiki/Block\\_cipher\\_mode\\_of\\_operation。>

{% hint style="info" %}
对于一些较新的模式，如果要加密的数据小于块大小，`openssl_decrypt()`将不返回任何值。如果你把数据填充到至少是块大小，问题就会消失。大多数的模式都实现了内部填充，所以这不是问题。对于一些较新的模式(即xts)，你可能会看到这个问题。在将你的代码投入生产之前，一定要对小于8个字符的短数据串进行测试。
{% endhint %}