詳解PHP資料壓縮、加解密(pack, unpack)
- 黄舟原創
- 2018-05-14 14:51:195083瀏覽
網路通訊、檔案儲存中經常需要交換數據，為了減少網路通訊流量、檔案儲存大小以及加密通訊規則，經常需要對資料進行雙向加解密以確保資料的安全。
PHP中實作此功能主要需要使用的函數主要是pack及unpack函數
pack
壓縮資料到位字串之中。
語法: string pack(string format, mixed [args]...);
傳回值: 字串
本函數用來將資料壓縮打包到位的字串之中。
a - NUL- 字串填滿[padded string] 將字串空白以NULL 字元填滿
A - SPACE- 字串填滿[padded string]
h – 十六進位字串，低「四位」[low nibble first] (低位在前)
H - 十六進位字串，高「四位」[high nibble first](高位在前)
c –帶有符號的字元
C – 不帶有符號的字元
s – 帶有符號的短模式[short]（通常是16位，按機器位元組順序）
S – 不帶有符號的短模式[short]（通常是16位，按機器位元組排序）
n -不帶符號的短模式[short]（通常是16位，按大endian位元組排序）
v -不帶符號的短模式[short]（通常是16位，按小endian字節排序）
i – 帶符號的整數（由大小和字節順序決定）
I – 不帶有符號的整數（由大小和字節順序決定）
l– 帶有符號的長模式[長]（通常是32位，按機器字節順序）
L – 不帶有符號的長模式[long]（通常是32位，按機器字節順序）
N – 不帶有符號的長模式[long]（通常是32位，按大edian字節順序）
V–不帶符號的長模式[long]（通常是32位，按小edian位元組順序）
f –浮點（由大小和字節順序決定）
d – 雙精度（由大小和位元組順序決定）
x – 空位元組[NUL byte]
X- 後面一個位元組[Back up one byte](倒回一位)
unpack
解壓縮位元字串資料。
語法: string pack(string format, mixed [args]...);
傳回值: 陣列
本函數用來將位元的字串的資料解壓縮。本函數和 Perl 的同名函數功能用法完全相同。
案例一、pack實作縮減檔案資料儲存大小
<?php
//存储整数1234567890
file_put_contents("test.txt", 1234567890);此時test.txt的檔案大小是10byte。注意此時檔案大小是10字節，實際佔用空間大小是1KB。
上面儲存的整數實際上是以字串形式儲存於檔案test.txt中。
但如果以整數的二進位字串存jy儲，將會縮減至4byte。
<?php
print_r(unpack("i", file_get_contents("test.txt")));
案例二、資料加密
以字串形式儲存一段有意義數據，7-110-abcdefg-117。
字元"-"分割後，第一位表示字串長度，第二位表示儲存位置，第三位表示實際儲存的字串，第四位表示結尾位置。
<?php
file_put_contents("test.txt", "7-110-abcdefg-117");上述方法缺點：
一、資料儲存大小
二、資料以明文方式存儲，如果是任何敏感資訊，都可能造成不安全訪問。
三、檔案儲存大小，以不規則方式遞增。
加密：
<?php
file_put_contents("test.txt", pack("i2a7i1", 7, 110, "abcdefg", 117));儲存一段數據，加密格式為：整數2位元長度字串10位元長度整數1位元長度。
優點：
一、資料大小最優化
二、在不知道"i2a7i1"這樣的壓縮格式時，即使拿到文件，也無法正確讀出二進位轉換為明文。
三、資料增加時，檔案儲存大小是等量遞增。每次都是以19byte遞增。
案例三、key-value型文件儲存
。儲存產生的檔案為兩個：索引文件，資料檔案
檔案中資料儲存的格式如下圖：
程式碼實作：
<?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, '<'.'?php exit()?'.'>');//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);
$this->_data_puts(0, '<'.'?php exit()?'.'>');//定位文件流至起始位置0, 放置php标记防止下载
}
private function _index_puts($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 < $index_count ; $i++) {
fseek($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通訊加密
通訊雙方都定義好加密格式:
例如：
$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()) );
伺服器端與客戶端根據解析COMMAND格式，找到對應的DATA解碼方式，得到正確的資料
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