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PHP安全編程之加密技巧

[摘要]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)備知識在詳細(xì)介紹PHP的安...

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)備知識在詳細(xì)介紹PHP的安全功能之前,我們需要花點(diǎn)時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,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,用戶的輸入采用的也是單向算法,如果輸入與存儲的經(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,第二個可選的salt是一個位字串,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2個字符的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),它會使用一個12個字符的干擾串。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_DES2-character (Default)CRYPT_EXT_DES9-characterCRYPT_MD512-character beginning with 102/td>CRYPT_BLOWFISH16-character beginning with 102/td>用crypt()實(shí)現(xiàn)用戶身份驗(yàn)證作為crypt()函數(shù)的一個例子,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。我將把資料存儲在我喜歡的數(shù)據(jù)庫MySQL的一個表中。下面我們以創(chuàng)建這個被稱作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)存儲在該表中:用戶名密碼clarkkeloD1C377lKEbruceba1T7vnz9AWgkpeterpaLUvRWsRLZ4U這些加密的口令對應(yīng)的明碼分別是kent、banner和parker。注意一下每個口令的前二個字母,這是因?yàn)槲沂褂昧讼旅娴拇a,根據(jù)口令的前二個字母創(chuàng)建干擾串的:.
= substr(, 0, 2);
= crypt(, );
// 然后就和用戶名一起存儲在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別為和,我將在身份驗(yàn)證腳本中用到這二個變量;ㄒ恍⿻r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

= "localhost";
= "zorro";
= "hellodolly";
= "users";

// Set authorization to False

= 0;

// Verify that user has entered username and password

if (isset() && isset()) :

mysql_pconnect(, , ) or die("Can't connect to MySQL
server!");

mysql_select_db() or die("Can't select database!");

// Perform the encryption
= substr(, 0, 2);
= crypt(, );

// Build the query

= "SELECT username FROM members WHERE
username = '' AND
password = ''";

// Execute the query

if (mysql_numrows(mysql_query()) == 1) :
= 1;
endif;

endif;

// confirm authorization

if (! ) :

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,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:混編一個混編函數(shù)可以將一個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)橐粋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)將把一個可變長度的信息轉(zhuǎn)換為128位(32個字符)的信息文摘。混編的一個有趣的特點(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。 即便只改變一個字符串中的一個字符,也將使得MD5混編算法計(jì)算出二個截然不同的結(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
= "This is some message that I just wrote";
= md5();
print "hash: ";
?>結(jié)果:hash: 81ea092649ca32b5ba375e81d8f4972c注意,結(jié)果的長度為32個字符。再來看一下下面的表,其中的的值有了一點(diǎn)微小的變化:使用md5()對一個稍微變化的字符串進(jìn)行混編<?php
//注意,message中少了一個s
= "This is some mesage that I just wrote";
= md5();
print "hash2: <br /><br />";
?>結(jié)果:hash2: e86cf511bd5490d46d5cd61738c82c0c可以發(fā)現(xiàn),盡管二個結(jié)果的長度都是32個字符,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。McryptMcrypt 2.5.7 Unix Win32 Mcrypt 2.4.7是一個功能強(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。使用McryptMcrypt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
= "Applied Cryptography, by Bruce Schneier, is
a wonderful cryptography reference.";

// Encryption/decryption key
key = "Four score and twenty years ago";

// Encryption Algorithm
= MCRYPT_RIJNDAEL_128;

// Create the initialization vector for added security.
= mcrypt_create_iv(mcrypt_get_iv_size(,
MCRYPT_MODE_ECB), MCRYPT_RAND);

// Output original string
print "Original string: <p>";

// Encrypt
= mcrypt_encrypt(, key,
, MCRYPT_MODE_CBC, );

// Convert to hexadecimal and output to browser
print "Encrypted string: ".bin2hex()."<p>";

= mcrypt_decrypt(, key,
, MCRYPT_MODE_CBC, );

print "Decrypted string: ";

?>執(zhí)行上面的腳本將會產(chǎn)生下面的輸出:Original string: Applied Cryptography, by Bruce Schneier, is a wonderful cryptography reference.Encrypted string: 02a7c58b1ebd22a9523468694b091e60411cc4dea8652bb8072 34fa06bbfb20e71ecf525f29df58e28f3d9bf541f7ebcecf62b c89fde4d8e7ba1e6cc9ea24850478c11742f5cfa1d23fe22fe8 bfbab5eDecrypted string: Applied Cryptography, by Bruce Schneier, is a wonderful cryptography reference.上面的代碼中二個最典型的函數(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
= MHASH_TIGER;
= "These are the directions to the secret fort. Two steps left, three steps right, and cha chacha.";
= mhash(, );
print "The hashed message is ". bin2hex();
?>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)⑺D(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
= MHASH_TIGER;
print "This data has been hashed with the".mhash_get_hash_name()."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問題關(guān)于PHP和加密需要注意的最后的一個重要問題是在服務(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,它不能保證數(shù)據(jù)的安全。責(zé)任編輯:小李