PHP的openssl_encrypt的补充说明

bill

在PHP(PHP 5 >= 5.3.0, PHP 7, PHP 8)中,openssl_encrypt的参数大致如下:

openssl_encrypt(
    string $data,
    string $cipher_algo,
    string $passphrase,
    int $options = 0,
    string $iv = "",
    string &$tag = null,
    string $aad = "",
    int $tag_length = 16
): string|false

其中$data待加密的数据字符串,这很好理解,这里不做过多阐释。

  • $cipher_algo为加密算法,如aes-128-ecb,中间这个数字表示密钥长度为128位。所有加密算法可通过openssl_get_cipher_methods获得。
  • $passphrase为密钥。既然上面的算法都规定了密钥长度,那这个密钥的字符串长度就已经确定下来了。但PHP随性的一点是如果密钥小于或超过算法指定的长度,也都能正常返回加密结果,而不像Java等语言直接抛出密钥长度不正确的异常。根据手册解释:

    若 passphrase 比预期长度短,将静默用 NUL 填充; 若比预期长度更长,将静默截断。

    那么NUL在PHP中表现又是什么?查了PHP源代码下的openssl实现,找到如下代码

    if (key_len > password_len) {
      if ((OPENSSL_DONT_ZERO_PAD_KEY & options) && !EVP_CIPHER_CTX_set_key_length(cipher_ctx, password_len)) {
          php_openssl_store_errors();
          php_error_docref(NULL, E_WARNING, "Key length cannot be set for the cipher algorithm");
          return FAILURE;
      }
      key = emalloc(key_len);
      memset(key, 0, key_len); 
      memcpy(key, *ppassword, password_len);
      *ppassword = (char *) key;
      *ppassword_len = key_len;
      *free_password = 1;
    }

    memset(key, 0, key_len); 应该对应的就是ASCII中的零,也就是PHP里的chr(0)。所以如果一个密钥长度不够,PHP会自动在密钥后面用chr(0)不足。例如:aes-128-ecb算法,密钥长度应为128位,也就是字符串长度为16。这时如果密钥为"1234567890abcde"和"1234567890abcde".chr(0)的意义是一样的,得到的加密结果也是一样的。至于超出长度自动截断,这应该很好理解了。

  • $options 是以下标记的按位或: OPENSSL_RAW_DATA、 OPENSSL_ZERO_PADDING, 指定对于数据,如何填充的。
    其中OPENSSL_RAW_DATA的含义应该是不经过base64_encode,即raw data。如果没有这个掩码,则会返回base64字符串。
    而默认的填充是PKCS#7。经过查询,OPENSSL_ZERO_PADDING这个选项在PHP新版本(7.4.4),已经被废弃了,效果跟OPENSSL_NO_PADDING效果一样。
    总结:
0 : 默认值,PKCS#7进行填充, 返回的数据经过 base64 编码;
1 : OPENSSL_RAW_DATA, PKCS#7进行填充, 但返回的结果未经过 base64 编码;
2 : OPENSSL_ZERO_PADDING, openssl不推荐chr(0)填充的方式, 需要开发者自行填充, 返回的结果经过 base64 编码;
3 : OPENSSL_NO_PADDING, 需要开发者自行填充, 返回的结果不经过base64编码;
  • $iv 初始向量(Initialization Vector),不同的IV加密后的字符串是不同的,加密和解密需要相同的IV,既然IV看起来和key一样,却还要多一个IV的目的,对于每个块来说,key是不变的,但是只有第一个块的IV是用户提供的,其他块IV都是自动生成。 IV的长度为16字节。 超过或者不足,可能实现的库都会进行补齐或截断。ECB方式不需要iv,所以之前以ECB举例也是为了快速上手。
  • $tag 使用 AEAD 密码模式(GCM 或 CCM)时传引用的验证标签。
  • $aad 附加的验证数据。
  • $tag_length 验证 tag 的长度。GCM 模式时,它的范围是 4 到 16。
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