PHP数据压缩、加解密(pack, unpack)

网络通信、文件存储中经常需要交换数据，为了减少网络通信流量、文件存储大小以及加密通信规则，经常需要对数据进行双向加解密以保证数据的安全。

PHP中实现此功能主要需要使用的函数主要是pack及unpack函数

 

 

pack

压缩资料到位字符串之中。

 

语法: string pack(string format, mixed [args]...);

 

返回值: 字符串

本函数用来将资料压缩打包到位的字符串之中。

 

 

a - NUL- 字符串填满[padded string] 将字符串空白以 NULL 字符填满

A - SPACE- 字符串填满[padded string]

h – 十六进制字符串，低“四位元”[low nibble first] (低位在前)

H - 十六进制字符串，高“四位元”[high nibble first](高位在前)

c – 带有符号的字符

C – 不带有符号的字符

s – 带有符号的短模式[short]（通常是16位，按机器字节顺序）

S – 不带有符号的短模式[short]（通常是16位，按机器字节排序）

n -不带有符号的短模式[short]（通常是16位，按大endian字节排序）

v -不带有符号的短模式[short]（通常是16位，按小endian字节排序）

i – 带有符号的整数（由大小和字节顺序决定）

I – 不带有符号的整数（由大小和字节顺序决定）

l– 带有符号的长模式[long]（通常是32位，按机器字节顺序）

L – 不带有符号的长模式[long]（通常是32位，按机器字节顺序）

N – 不带有符号的长模式[long]（通常是32位，按大edian字节顺序）

V– 不带有符号的长模式[long]（通常是32位，按小edian字节顺序）

f –浮点（由大小和字节顺序决定）

d – 双精度（由大小和字节顺序决定）

x – 空字节[NUL byte]

X- 后面一个字节[Back up one byte](倒回一位)

 

 

 

 

unpack

 

解压缩位字符串资料。

 

语法: string pack(string format, mixed [args]...);

 

返回值: 数组

本函数用来将位的字符串的资料解压缩。本函数和 Perl 的同名函数功能用法完全相同。

 

 

案例一、pack实现缩减文件数据存储大小

[php]

//存储整数1234567890   

file_put_contents("test.txt", 1234567890);  

 

//存储整数1234567890

file_put_contents("test.txt", 1234567890);此时test.txt的文件大小是10byte。注意此时文件大小是10字节，实际占用空间大小是1KB。

 

 

 

上面存储的整数实际是以字符串形式存储于文件test.txt中。

但如果以整数的二进制字符串存jy储，将会缩减至4byte。

 

[php] 

print_r(unpack("i", file_get_contents("test.txt")));  

 

print_r(unpack("i", file_get_contents("test.txt")));

 

 

 

 

 

 

案例二、数据加密

以字符串形式存储一段有意义数据，7-110-abcdefg-117。

字符"-"分割后，第一位表示字符串长度，第二位表示存储位置，第三位表示实际存储的字符串，第四位表示结尾位置。

[php] 

file_put_contents("test.txt", "7-110-abcdefg-117");  

 

file_put_contents("test.txt", "7-110-abcdefg-117");

上述方法缺点：

一、数据存储大小

二、数据以明文方式存储，如果是任何敏感信息，都可能造成不安全访问。

三、文件存储大小，以不规则方式递增。

 

 

加密：

[php] 

file_put_contents("test.txt", pack("i2a7i1", 7, 110, "abcdefg", 117));  

 

file_put_contents("test.txt", pack("i2a7i1", 7, 110, "abcdefg", 117));

存储一段数据，加密格式为：整数2位长度字符串10位长度整数1位长度。

优点：

一、数据大小最优化

二、在不知道"i2a7i1"这样的压缩格式时，即使拿到文件，也无法正确读出二进制文件转化为明文。

三、数据增加时，文件存储大小是等量递增。每次都是以19byte递增。

 

 

案例三、key-value型文件存储www.2cto.com

存储生成的文件为两个：索引文件，数据文件

文件中数据存储的格式如下图：

 

代码实现：

[php]

error_reporting(E_ALL);  

  

class fileCacheException extends Exception{  

  

}  

  

//Key-Value型文件存储   

class fileCache{  

     private $_file_header_size = 14;  

     private $_file_index_name;  

     private $_file_data_name;  

     private $_file_index;//索引文件句柄   

     private $_file_data;//数据文件句柄   

     private $_node_struct;//索引结点结构体   

     private $_inx_node_size = 36;//索引结点大小   

  

     public function __construct($file_index="filecache_index.dat", $file_data="filecache_data.dat"){  

          $this->_node_struct = array(  

               'next'=>array(1, 'V'),  

               'prev'=>array(1, 'V'),  

              'data_offset'=>array(1,'V'),//数据存储起始位置   

              'data_size'=>array(1,'V'),//数据长度   

              'ref_count'=>array(1,'V'),//引用此处，模仿PHP的引用计数销毁模式   

              'key'=>array(16,'H*'),//存储KEY   

          );  

  

          $this->_file_index_name = $file_index;  

          $this->_file_data_name = $file_data;  

  

          if(!file_exists($this->_file_index_name)){  

               $this->_create_index();  

          }else{  

               $this->_file_index = fopen($this->_file_index_name, "rb+");  

          }  

  

          if(!file_exists($this->_file_data_name)){  

               $this->_create_data();  

          }else{  

               $this->_file_data = fopen($this->_file_data_name, "rb+");//二进制存储需要使用b   

          }  

     }  

  

     //创建索引文件   

     private function _create_index(){  

          $this->_file_index = fopen($this->_file_index_name, "wb+");//二进制存储需要使用b   

          if(!$this->_file_index)   

               throw new fileCacheException("Could't open index file:".$this->_file_index_name);  

  

          $this->_index_puts(0, '');//定位文件流至起始位置0, 放置php标记防止下载   

          $this->_index_puts($this->_file_header_size, pack("V1", 0));  

     }  

  

  

     //创建存储文件   

     private function _create_data(){  

          $this->_file_data = fopen($this->_file_data_name, "wb+");//二进制存储需要使用b   

          if(!$this->_file_index)   

               throw new fileCacheException("Could't open index file:".$this->_file_data_name);  

  

          $this->_data_puts(0, '');//定位文件流至起始位置0, 放置php标记防止下载   

     }  

  

     private function _index_puts($offset, $data, $length=false){  

          fseek($this->_file_index, $offset);  

  

          if($length)  

          fputs($this->_file_index, $data, $length);  

          else  

          fputs($this->_file_index, $data);  

     }  

  

     private function _data_puts($offset, $data, $length=false){  

          fseek($this->_file_data, $offset);  

          if($length)  

          fputs($this->_file_data, $data, $length);  

          else  

          fputs($this->_file_data, $data);  

     }  

  

     /** 

     * 文件锁 

     * @param $is_block 是否独占、阻塞锁 

     */  

     private function _lock($file_res, $is_block=true){  

          flock($file_res, $is_block ? LOCK_EX : LOCK_EX|LOCK_NB);  

     }  

  

     private function _unlock($file_res){  

          flock($file_res, LOCK_UN);  

     }  

  

     public function add($key, $value){  

          $key = md5($key);  

          $value = serialize($value);  

          $this->_lock($this->_file_index, true);  

          $this->_lock($this->_file_data, true);  

  

          fseek($this->_file_index, $this->_file_header_size);  

  

          list(, $index_count) = unpack('V1', fread($this->_file_index, 4));  

  

          $data_size = filesize($this->_file_data_name);  

  

          fseek($this->_file_data, $data_size);  

  

          $value_size = strlen($value);  

  

          $this->_data_puts(filesize($this->_file_data_name), $value);  

  

          $node_data =   

          pack("V1V1V1V1V1H32", ($index_count==0) ? 0 : $index_count*$this->_inx_node_size, 0, filesize($this->_file_data_name), strlen($value), 0, $key);  

  

          $index_count++;  

  

          $this->_index_puts($this->_file_header_size, $index_count, 4);  

  

          $this->_index_puts($this->get_new_node_pos($index_count), $node_data);  

  

          $this->_unlock($this->_file_data);  

          $this->_unlock($this->_file_index);  

     }  

  

     public function get_new_node_pos($index_count){  

          return $this->_file_header_size + 4 + $this->_inx_node_size * ($index_count-1);  

     }  

  

     public function get_node($key){  

          $key = md5($key);  

          fseek($this->_file_index, $this->_file_header_size);  

          $index_count = fread($this->_file_index, 4);  

  

          if($index_count>0) {  

               for ($i=0; $i

                    fseek($this->_file_index, $this->_file_header_size + 4 + $this->_inx_node_size * $i);  

                    $data = fread($this->_file_index, $this->_inx_node_size);  

                    $node = unpack("V1next/V1prev/V1data_offset/V1data_size/V1ref_count/H32key", $data);  

  

                    if($key == $node['key']){  

                         return $node;  

                    }  

               }  

          }else{  

               return null;  

          }  

     }  

  

     public function get_data($offset, $length){  

          fseek($this->_file_data, $offset);  

          return unserialize(fread($this->_file_data, $length));  

     }  

}  

  

//使用方法   

$cache = new fileCache();  

$cache->add('abcdefg' , 'testabc');  

$data = $cache->get_node('abcdefg');  

print_r($data);  

echo $cache->get_data($data['data_offset'], $data['data_size']);  

 

error_reporting(E_ALL);

 

class fileCacheException extends Exception{

 

}

 

//Key-Value型文件存储

class fileCache{

     private $_file_header_size = 14;

     private $_file_index_name;

     private $_file_data_name;

     private $_file_index;//索引文件句柄

     private $_file_data;//数据文件句柄

     private $_node_struct;//索引结点结构体

     private $_inx_node_size = 36;//索引结点大小

 

     public function __construct($file_index="filecache_index.dat", $file_data="filecache_data.dat"){

          $this->_node_struct = array(

               'next'=>array(1, 'V'),

               'prev'=>array(1, 'V'),

              'data_offset'=>array(1,'V'),//数据存储起始位置

              'data_size'=>array(1,'V'),//数据长度

              'ref_count'=>array(1,'V'),//引用此处，模仿PHP的引用计数销毁模式

              'key'=>array(16,'H*'),//存储KEY

          );

 

          $this->_file_index_name = $file_index;

          $this->_file_data_name = $file_data;

 

          if(!file_exists($this->_file_index_name)){

               $this->_create_index();

          }else{

               $this->_file_index = fopen($this->_file_index_name, "rb+");

          }

 

          if(!file_exists($this->_file_data_name)){

               $this->_create_data();

          }else{

               $this->_file_data = fopen($this->_file_data_name, "rb+");//二进制存储需要使用b

          }

     }

 

     //创建索引文件

     private function _create_index(){

          $this->_file_index = fopen($this->_file_index_name, "wb+");//二进制存储需要使用b

          if(!$this->_file_index) 

               throw new fileCacheException("Could't open index file:".$this->_file_index_name);

 

          $this->_index_puts(0, '');//定位文件流至起始位置0, 放置php标记防止下载

          $this->_index_puts($this->_file_header_size, pack("V1", 0));

     }

 

 

     //创建存储文件

     private function _create_data(){

          $this->_file_data = fopen($this->_file_data_name, "wb+");//二进制存储需要使用b

          if(!$this->_file_index) 

               throw new fileCacheException("Could't open index file:".$this->_file_data_name);

 

          $this->_data_puts(0, '');//定位文件流至起始位置0, 放置php标记防止下载

     }

 

     private function _index_puts($offset, $data, $length=false){

          fseek($this->_file_index, $offset);

 

          if($length)

          fputs($this->_file_index, $data, $length);

          else

          fputs($this->_file_index, $data);

     }

 

     private function _data_puts($offset, $data, $length=false){

          fseek($this->_file_data, $offset);

          if($length)

          fputs($this->_file_data, $data, $length);

          else

          fputs($this->_file_data, $data);

     }

 

     /**

     * 文件锁

     * @param $is_block 是否独占、阻塞锁

     */

     private function _lock($file_res, $is_block=true){

          flock($file_res, $is_block ? LOCK_EX : LOCK_EX|LOCK_NB);

     }

 

     private function _unlock($file_res){

          flock($file_res, LOCK_UN);

     }

 

     public function add($key, $value){

          $key = md5($key);

          $value = serialize($value);

          $this->_lock($this->_file_index, true);

          $this->_lock($this->_file_data, true);

 

          fseek($this->_file_index, $this->_file_header_size);

 

          list(, $index_count) = unpack('V1', fread($this->_file_index, 4));

 

          $data_size = filesize($this->_file_data_name);

 

          fseek($this->_file_data, $data_size);

 

          $value_size = strlen($value);

 

          $this->_data_puts(filesize($this->_file_data_name), $value);

 

          $node_data = 

          pack("V1V1V1V1V1H32", ($index_count==0) ? 0 : $index_count*$this->_inx_node_size, 0, filesize($this->_file_data_name), strlen($value), 0, $key);

 

          $index_count++;

 

          $this->_index_puts($this->_file_header_size, $index_count, 4);

 

          $this->_index_puts($this->get_new_node_pos($index_count), $node_data);

 

          $this->_unlock($this->_file_data);

          $this->_unlock($this->_file_index);

     }

 

     public function get_new_node_pos($index_count){

          return $this->_file_header_size + 4 + $this->_inx_node_size * ($index_count-1);

     }

 

     public function get_node($key){

          $key = md5($key);

          fseek($this->_file_index, $this->_file_header_size);

          $index_count = fread($this->_file_index, 4);

 

          if($index_count>0) {

               for ($i=0; $i

                    fseek($this->_file_index, $this->_file_header_size + 4 + $this->_inx_node_size * $i);

                    $data = fread($this->_file_index, $this->_inx_node_size);

                    $node = unpack("V1next/V1prev/V1data_offset/V1data_size/V1ref_count/H32key", $data);

 

                    if($key == $node['key']){

                         return $node;

                    }

               }

          }else{

               return null;

          }

     }

 

     public function get_data($offset, $length){

          fseek($this->_file_data, $offset);

          return unserialize(fread($this->_file_data, $length));

     }

}

 

//使用方法

$cache = new fileCache();

$cache->add('abcdefg' , 'testabc');

$data = $cache->get_node('abcdefg');

print_r($data);

echo $cache->get_data($data['data_offset'], $data['data_size']);

 

 

 

 

案例四、socket通信加密

通信双方都定义好加密格式:

例如：

[php] 

LOGIN = array(  

     'COMMAND'=>array('a30', 'LOGIN'),  

     'DATA'=>array('a30', 'HELLO')  

);  

  

$LOGOUT = array(  

     'COMMAND'=>array('a30', 'LOGOUT'),  

     'DATA'=>array('a30', 'GOOD BYE')  

);  

  

$LOGIN_SUCCESS = array(  

     'COMMAND'=>array('a30', 'LOGIN_SUCCESS'),  

     'DATA'=>array('V1', 1)  

);  

  

$LOGOUT_SUCCESS = array(  

     'COMMAND'=>array('a30', 'LOGIN_SUCCESS'),  

     'DATA'=>array('V1', time())  

);  

 

$LOGIN = array(

     'COMMAND'=>array('a30', 'LOGIN'),

     'DATA'=>array('a30', 'HELLO')

);

 

$LOGOUT = array(

     'COMMAND'=>array('a30', 'LOGOUT'),

     'DATA'=>array('a30', 'GOOD BYE')

);

 

$LOGIN_SUCCESS = array(

     'COMMAND'=>array('a30', 'LOGIN_SUCCESS'),

     'DATA'=>array('V1', 1)

);

 

$LOGOUT_SUCCESS = array(

     'COMMAND'=>array('a30', 'LOGIN_SUCCESS'),

     'DATA'=>array('V1', time())

);服务器端与客户端根据解析COMMAND格式，找到对应的DATA解码方式，得到正确的数据