PHP OpenSSL扩展 – 对称加密

大家好，又见面了，我是全栈君。

PHP 在进入7.x 时代后，默认就不再附带 mcrypt 扩展，mcrypt 将被 openssl_* 一族函数所替代。所以，对于 PHPer 来说，有必要学习一下 PHP 的 OpenSSL 扩展。

本文就先从 OpenSSL 扩展中的对称加密说起。后面会陆续更多非对称加密、数字签名、数字证书等函数的讲解。

PHP 的 OpenSSL 扩展中，对称加密的相关函数有：

• openssl_encrypt()
• openssl_decrypt()
• openssl_random_pseudo_bytes()
• openssl_get_cipher_methods()
• openssl_cipher_iv_length()

光看PHP的官方文档还有点难理解。上一段代码，更清楚地看下这些函数怎么完成加密的：

// 加密算法
1. $encryptMethod = 'aes-256-cbc';
// 明文数据
2. $data = 'Hello World';

// 生成IV
3. $ivLength = openssl_cipher_iv_length($encryptMethod);
4. $iv = openssl_random_pseudo_bytes($ivLength, $isStrong);
5. if (false === $iv && false === $isStrong) {
6.     die('IV generate failed');
7. }

// 加密
8. $encrypted = openssl_encrypt($data, $encryptMethod, 'secret', 0, $iv);
// 解密
9. $decrypted = openssl_decrypt($encrypted, $encryptMethod, 'secret', 0, $iv);

详细解释一下：

第 1 行 指定了加密算法。比如这段代码使用 aes-256-cbc 算法加密。其实PHP的OpenSSL扩展支持很多种加密算法，想知道所有对称加密算法名称列表，可以调用 openssl_get_cipher_methods() 函数，这会返回一个数组：

array(
  0 => 'AES-128-CBC',
  1 => 'AES-128-CBC-HMAC-SHA1',
  ...
  7 => 'AES-128-ECB',
  ...
  31 => 'BF-CBC'，
  200 => 'seed-ofb',
)

你会发现函数返回将近200种加密算法，实际上没有这么多，许多只是因为大小写不同而重复了，比如 AES-128-CBC 和 aes-128-cbc 实际上是同一种加密算法。如果去掉重复项，那么 PHP 的 OpenSSL 扩展支持大概100多种不同的加密算法。

第 3 ~ 7 行 生成了 IV。为什么要生成 IV，这个 IV 有什么用？

回顾一下 openssl_get_cipher_methods() 返回的加密算法列表，有很多名字中间带有 “CBC” 字样，这些加密算法使用了同一种加密模式，也就是 密码分组链接模式（Cipher Block Chaining）。

在 CBC 模式的加密算法中，明文会被分成若干个组，以组为单位加密。每个组的加密过程，依赖他前一个组的数据：需要跟前一组的数据进行异或操作后生成本组的密文。那么最开头的那个组又要依赖谁呢？依赖的就是 IV，所以这就是为什么 IV 要叫初始化向量。IV 是 初始化向量（initialization vector）的缩写

IV 应该是随机生成的，所以代码用到了 openssl_random_pseudo_bytes() 生成 IV。该函数接收一个 int，代表需要生成的 IV 的长度。

IV 长度随加密算法不同而不同。一般人是记不住那么多算法需要的 IV 长度的。所以直接使用 openssl_cipher_iv_length() 函数，这个函数返回一个 int，表示加密算法需要的 IV 长度：

echo openssl_cipher_iv_length('AES-256-CBC'); // 16
echo openssl_cipher_iv_length('BC-CBC'); // 8
echo openssl_cipher_iv_length('AES-128-ECB'); // 0

比如 AES-256-CBC 需要16位的 IV、 BC-CBC 需要 8 位的 IV、而AES-128-ECB 不需要 IV，所以返回了 0。

第 8 ~ 9 行 是加密和解密。分别使用了 openssl_encrypt() 和 openssl_decrypt()。

• 第一个参数是输入，对 openssl_encrypt() 来说是明文串，对 openssl_decrypt() 来说是密文串
• 第二个参数是指定加密 / 解密 算法
• 第三个参数是加密 / 解密时需要用到的密码，是个字符串
• 第四个参数额外选项，没有特殊需要可以保持默认值：0，
• 第五个参数是 IV

这两个函数除了第一个参数不同，其余参数都要保证相同才能顺利解密。最后，在使用需要 IV 的加密算法时，需要注意：

• 必须传 $iv 参数，不传的话PHP将会抛出一个 Warning
• IV 应该是随机生成的（比如用 openssl_random_pseudo_bytes() ），不能人为设定
• 每次加密都应该重新生成一次 IV ，不可偷懒多次加密采用相同 IV
• IV 要随着密文一起保存（不然就没法解密了啦），可以直接附在密文串后面，也可以分开保存