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。

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。

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	8 - 1,024 默认 64	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。

$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。

$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。

$plainText = openssl_decrypt($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
echo implode(', ', openssl_get_cipher_methods());

输出应该是这样的。

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。

$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。

$cipherText = openssl_encrypt($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。

$cipherText = base64_encode($cipherText);

解密时，使用相同的$key和$iv值。不要忘了先解密base64值。

$plainText = openssl_decrypt(base64_decode($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。

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。

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。

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。