php 安全基础 附录C. 加密
附录C. 加密
作为一本相关安全方面的书，通常加密是需要提及的话题。我之所以在本书的主体部分忽略了加密问题，是因为它的用途是狭窄的，而开发者应从大处着眼来考虑安全问题。过分依赖于加密常常会混淆问题的根源。尽管加密本身是有效的，但是进行加密并不会神奇地提高一个应用的安全性。
一个PHP开发人员应主要熟悉以下的加密方式：
l 对称加密
l 非对称加密（公钥）
l Hash函数（信息摘要）
l 信息验证码
本附录主要关注于使用mcrypt扩展的对称加密算法。你需要参考的资料如下：
实用加密技术（Applied Cryptography）, by Bruce Schneier (Wiley)
http://www.schneier.com/blog/
http://wikipedia.org/wiki/Cryptography
http://phpsec.org/articles/2005/password-hashing.html
http://pear.php.net/package/Crypt_HMAC
http://pear.php.net/package/Crypt_RSA
C.1. 密码的存储
当你在数据库内存储的密码时，永远不要以明码方式存入，而是应该存储密码的hash值并同时使用附加字串：
<?php
/* $password contains the password. */
$salt = 'SHIFLETT';
$password_hash = md5($salt . md5($password . $salt));
/* Store password hash. */
?>
当你需要确认一个密码是否正确时，以同样的方式计算出hash值并比较异同：
<?php
$salt = 'SHIFLETT';
$password_hash = md5($salt . md5($_POST['password'] . $salt));
/* Compare password hashes. */
?>
如果hash值完全相同，你就有理由认为密码也是相同的。
如果使用了这个技巧，是不可能告诉用户他们的密码是什么的。当用户忘记密码时，你只能让他录入一个新密码并重新计算hash值存入数据库。当然，你需要非常小心地对用户进行身份确认——密码提醒机制是易受频繁攻击的目标，同时也是经常出现安全漏洞的源头。
C.2. 使用mcrypt
PHP的标准加密扩展是mcrypt，它支持很多不同的加密算法。你可以通过mcrypt_list_algorithms( )函数来查看你的平台上支持的算法列表：
<?php
echo '<pre>' . print_r(mcrypt_list_algorithms(), TRUE) . '</pre>';
?>
加密和解密分别由mcrypt_encrypt( ) 及 mcrypt_decrypt( )函数来实现。这两个函数都有5个参数，第一个参数是用于指定使用的算法：
<?php
mcrypt_encrypt($algorithm,
$key,
$cleartext,
$mode,
$iv);
mcrypt_decrypt($algorithm,
$key,
$ciphertext,
$mode,
$iv);
?>
其中的加密键（第二个参数）是非常敏感的数据，因此你要确保把它存放在安全的地方。可以用第八章中保护数据库权限的方法来保护加密键。如果经济条件允许的话，硬件加密键是最好的选择，它提供了超级强大的安全性。
函数有多种模式可供选择，你可以使用mcrypt_list_modes( )来列出所有支持的模式：
<?php
echo '<pre>' . print_r(mcrypt_list_modes(), TRUE) . '</pre>';
?>
第五个参数（$iv）为初始化向量，可以使用mcrypt_create_iv( )函数建立。
下面的示例类提供了基本的加密解密方法：
class crypt
{
private $algorithm;
private $mode;
private $random_source;
public $cleartext;
public $ciphertext;
public $iv;
public function __construct($algorithm = MCRYPT_BLOWFISH,
$mode = MCRYPT_MODE_CBC,
$random_source = MCRYPT_DEV_URANDOM)
{
$this->algorithm = $algorithm;
$this->mode = $mode;
$this->random_source = $random_source;
}
public function generate_iv()
{
$this->iv = mcrypt_create_iv(mcrypt_get_iv_size($this->algorithm,
$this->mode), $this->random_source);
}
public function encrypt()
{
$this->ciphertext = mcrypt_encrypt($this->algorithm,
$_SERVER['CRYPT_KEY'], $this->cleartext, $this->mode, $this->iv);
}
public function decrypt()
{
$this->cleartext = mcrypt_decrypt($this->algorithm,
$_SERVER['CRYPT_KEY'], $this->ciphertext, $this->mode, $this->iv);
}
}
?>
上面的类会在其它示例中使用，下面是它的使用方法示例：
<?php
$crypt = new crypt();
$crypt->cleartext = 'This is a string';
$crypt->generate_iv();
$crypt->encrypt();
$ciphertext = base64_encode($crypt->ciphertext);
$iv = base64_encode($crypt->iv);
unset($crypt);
/* Store $ciphertext and $iv (initialization vector). */
$ciphertext = base64_decode($ciphertext);
$iv = base64_decode($iv);
$crypt = new crypt();
$crypt->iv = $iv;
$crypt->ciphertext = $ciphertext;
$crypt->decrypt();
$cleartext = $crypt->cleartext;
?>
小提示
本扩展要求你在编译PHP时使用-mcrypt标识。安装指南及要求详见http://php.net/mcrypt。
C.3. 信用卡号的保存
我常常被问到如何安全地保存信用卡号。我的总是会首先询问他们是否确实有必要保存信用卡号。毕竟不管具体是如何操作的，引入不必要的风险是不明智的。同时国家法律还有关于信用卡信息处理方面的规定，我还时刻小心地提醒我并不是一个法律专家。
本书中我并不会专门讨论信用卡处理的方法，而是会说明如何保存加密信息到数据库及在读取时解密。该流程会导致系统性能的下降，但是确实提供了一层保护措施。其主要优点是如果数据库内容泄密暴露出的只是加密信息，但是前提是加密键是安全的。因此，加密键与加密的实现方法本身同样重要。
保存加密数据到数据的过程是，首先加密数据，然后通过初始向量与明文建立密文来保存到数据库。由于密文是二进制字符串，还需要通过base64_encode( )转换成普通文本字符串以保证二进制编码的安全存储。
<?php
$crypt = new crypt();
$crypt->cleartext = '1234567890123456';
$crypt->generate_iv();
$crypt->encrypt();
$ciphertext = $crypt->ciphertext;
$iv = $crypt->iv;
$string = base64_encode($iv . $ciphertext);
?>
保存该字串至数据库。在读取时，则是上面流程的逆处理：
<?php
$string = base64_decode($string);
$iv_size = mcrypt_get_iv_size($algorithm, $mode);
$ciphertext = substr($string, $iv_size);
$iv = substr($string, 0, $iv_size);
$crypt = new crypt();
$crypt->iv = $iv;
$crypt->ciphertext = $ciphertext;
$crypt->decrypt();
$cleartext = $crypt->cleartext;
?>
本实现方法假定加密算法与模式不变。如果它们是不定的话，你还要保存它们以用于解密数据。加密键是唯一需要保密的数据。
C.4. 加密会话数据
如果你的数据库存在安全问题，或者部分保存在会话中的数据是敏感的，你可能希望加密会话数据。除非很有必要，一般我不推荐这样做，但是如果你觉得在你的情形下需要这样做的话，本节提供了一个实现方法的示例。
这个方案十分简单。实际上，在第八章中，已经说明了如何通过调用session_set_save_handler( )来执行你自己的会话机制。通过对保存和读取数据的函数的少量调整，你就能加密存入数据库的数据及在读取时解密数据：
<?php
function _read($id)
{
global $_sess_db;
$algorithm = MCRYPT_BLOWFISH;
$mode = MCRYPT_MODE_CBC;
$id = mysql_real_escape_string($id);
$sql = "SELECT data
FROM sessions
WHERE id = '$id'";
if ($result = mysql_query($sql, $_sess_db))
{
$record = mysql_fetch_assoc($result);
$data = base64_decode($record['data']);
$iv_size = mcrypt_get_iv_size($algorithm, $mode);
$ciphertext = substr($data, $iv_size);
$iv = substr($data, 0, $iv_size);
$crypt = new crypt();
$crypt->iv = $iv;
$crypt->ciphertext = $ciphertext;
$crypt->decrypt();
return $crypt->cleartext;
}
return '';
}
function _write($id, $data)
{
global $_sess_db;
$access = time();
$crypt = new crypt();
$crypt->cleartext = $data;
$crypt->generate_iv();
$crypt->encrypt();
$ciphertext = $crypt->ciphertext;
$iv = $crypt->iv;
$data = base64_encode($iv . $ciphertext);
$id = mysql_real_escape_string($id);
$access = mysql_real_escape_string($access);
$data = mysql_real_escape_string($data);
$sql = "REPLACE
INTO sessions
VALUES ('$id', '$access', '$data')";
return mysql_query($sql, $_sess_db);
}
