PHP 加密技術指南（二之一）

資深的 PHP 開發人員 Octavia Andreea Anghel 在 DevX.com 發表了一篇 PHP 加密技術的教學文件，討論如何取得和安裝各種 PHP 加密技術軟件包，以提高你的 PHP 應用程式的安全性。本文是系列的第一部分，第二部分在這裡。 在理想世界，加密和保安技術根本無須存在，但現實世界遠非完美，所以軟件開發商要花費大量時間和金錢，為應用程式設立保安措施，加密只是整個保安拼圖中的 一小塊，其他的尚有 SSL / TLS、數碼證書、數碼簽名等等。本文將會介紹如何用 PHP 來實作最常見的加密算法，除了描述 PHP 預設的加密功能，你也會看到各種各樣加密函式庫和軟件包。

本文所有範例均使用一個短小的純文本檔 textfile.txt，它就是密碼學所謂的「明文」(plaintext)，明文加密後便變成「密文」(ciphertext)。本文使用的「明文」如下：

For every difficult and complicated question there is an answer 
that is simple, easily understood, and wrong. HL Mencken 

PHP 預設的加密函式

在預設的安裝模式下，PHP 包含了三個內建的加密函式：md5()、crypt()、和 sha1()。md5() 函式的原型是：

 PHP | 
 copy code |
?
 
1
string md5(string $str [, bool $raw_output ])

這 個函式使用 MD5 訊息摘要算法 (MD5 Message-Digest algorithm) 計算輸入字串的 MD5 散列值，其中引數 $str 是需要加密的字串，若果引數 $raw_output 的值是FALSE (這是預設值)，函式會以一個 32 字符的十六進制數字送回散列值，若果該引數的值是 TRUE，函式會送回一個 16 字節長度的原始二進制數字。

至於 crypt() 則是一個單向的加密函式，可讓你把一個輸入的密碼與一個預存的密碼比較，無須經過任何解密程序，crypt() 函式的原型是：

 PHP | 
 copy code |
?
 
1
string crypt (string $str [, string $salt ])

它使用以 Unix 的 DES 為基礎的加密算法（或者操作系統提供的替代算法）來加密輸入的字串，引數 $str 就是要加密的字串，可選引數 $salt 是一個提供給加密程序的字串，若果你不提供 $salt，PHP 將每次隨機產生一個。

sha1() 函式是用來計算一個字串的 SHA-1 散列值，該函式的原型是：

 PHP | 
 copy code |
?
 
1
string sha1 (string $str [, bool $raw_output ]) 

函式 sha1() 以字串的方式送回輸入字串的 SHA-1 散列值，同樣地，引數 $str 代表輸入字串，若果可選引數 $raw_output 的值是 TRUE，函式會送回一個長度 20 個字節的原始二進制數字；若果引數的值是 FALSE，函式會一個 40 字符的十六進制數字。

下面的範例顯示了如何使用 PHP 的預設加密函式把 textfile.txt 文件加密，並把結果存到 encrypted.txt 檔案中：

 PHP | 
 copy code |
?
 
01
<?php
02
 
03
$file = 'textfile.txt';
04
$initial_contents = file_get_contents($file);
05
 
06
if($initial_contents) {
07
    $password = 'OctaviaAnghel';
08
 
09
    // 計算 MD5 散列值
10
    $md5_data = md5($password);
11
 
12
    // 加密數據
13
    $crypt = crypt($password);
14
 
15
    // 計算 SHA-1 散列值
16
    $sha1 = sha1($password);
17
 
18
    $encrypted_file = @fopen('encrypted.txt','w');
19
    $ok_encrypt = @fwrite($encrypted_file,'md5: '. $md5_data.
20
        "\r\n".'crypt: '.$crypt."\r\n".'sha1: '.$sha1);
21
 
22
    if($ok_encrypt) {
23
        echo '成功建立密文檔案 encrypted_file.txt!!!';
24
    }
25
    else {
26
        echo ("檔案寫入失敗!");
27
    }
28
 
29
    @fclose($encrypted_file);
30
}
31
?>

除了內建的函式外，PHP 也支援外部的加密函式庫和軟件包，下表顯示了本文餘下部分將會提及的函式庫和軟件包：

加密大量數據與 MCrypt

即使不是專業的密碼學家，PHP 開發人員也可以使用 MCrypt 中大量的加密函式來加密文件或數據流，MCrypt 支援多種區塊加密算法 (block encryption algorithm)，包括 Blowfish、DES、TripleDES、SAFER-SK128、TWOFISH、TEA、RC2、3-WAY、SAFER-SK64，和幾種 「運作模式」，MCrypt 一類的區塊加密軟件針對固定長度的數據塊，一般來說是 64 或 128 bits，由於明文的長度並不是固定的，加上使用相同的密鑰來加密相同的明文，會得到相同的結果，所以專家們發明了數個解決方案允許區塊加密軟件處理任意 長度的明文，這些解決方案稱為「運作模式」，MCrypt 支援的運作模式包括 CBC、CFB、CTR、ECB、OFB、及 NCFB。

MCrypt 的配套函式庫是 Libmcrypt，它提供實際的加密功能，微軟視窗用家可以在這裡下載，Linux 用家則可在這裡下載。

安裝 libmcrypt：

1. 下載 libmcrypt.dll。
2. 複製 libcrypt.dll 到 {php_home}/ext 及 {Windows_home}/System32 資料夾。
3. 在 php.ini 中把 extension=php_mcrypt.dll 前面的評論符號「;」刪除，啟動這個模組。
4. 儲存更新後的 php.ini。

MCrypt 有四種運作模式：CBC、OFB、CFB、及 ECB，若果你使用 libmcrypt-2.4.x 或更高版本，那麼 MCrypt 也可以使用 OFB 及 STREAM 運作模式，下表列出常用的運作模式，與及扼要介紹何時使用甚麼模式。

除了這些運作模式，MCrypt 也支援以下加密算法：

• MCRYPT_3DES
• MCRYPT_ARCFOUR
• MCRYPT_BLOWFISH
• MCRYPT_IDEA (非免費)
• MCRYPT_LOKI97
• MCRYPT_MARS
• MCRYPT_PANAMA
• MCRYPT_RIJNDAEL_128

MCrypt 範例

這裡是一個使用 MCrypt 加密和解密一個文件的範例，程式會把檔案 textfile.txt 加密成為 encrypted.txt，然後把這個檔案解密成為 newfile.txt。

 PHP | 
 copy code |
?
 
01
// Listing file_encrypt.php
02
 
03
<?php
04
$file = 'textfile.txt';
05
$initial_contents = file_get_contents($file);
06
 
07
if($initial_contents) {
08
    // 這個函式開啟 MCrypt 模組，並設定所使用的運作模式
09
    $td = mcrypt_module_open('tripledes', '', 'ecb', '');
10
 
11
    // 從一個隨機來源建立一個初始向量
12
    $iv = mcrypt_create_iv (mcrypt_enc_get_iv_size($td), MCRYPT_RAND);
13
 
14
    // 這個函式初始化所有加密所需的緩衝器
15
    mcrypt_generic_init($td, $initial_contents, $iv);
16
 
17
    // 這個函式加密數據
18
    $encrypted_data = mcrypt_generic($td, $initial_contents);
19
 
20
    $encrypted_file = @fopen('encrypted.txt','w');
21
    $ok_encrypt = @fwrite($encrypted_file,$encrypted_data);
22
    if($ok_encrypt) {
23
        echo '成功建立密文檔案 encrypted_file.txt!!!';
24
    }
25
    else {
26
        echo ("檔案寫入失敗!");
27
    }
28
 
29
    @fclose($encrypted_file);
30
 
31
    mcrypt_generic_init($td, $initial_contents, $iv);
32
 
33
    // 這個函式解密數據
34
    $p_t = mdecrypt_generic($td, $encrypted_data);
35
 
36
    $newfile = @fopen('newfile.txt','w');
37
    $ok_decrypt = @fwrite($newfile,$p_t);
38
    if($ok_decrypt) {
39
        echo '成功建立解密文件 newfile.txt!!!';
40
    }
41
    else {
42
        echo ("檔案寫入失敗!");
43
    }
44
    @fclose($newfile);
45
 
46
    // 這個函式為加密模組解除初始化
47
    mcrypt_generic_deinit($td);
48
 
49
    // 關閉加密模組
50
    mcrypt_module_close($td);
51
}
52
?>