PHP7.1中使用openssl取代mcrypt 的介紹

這篇文章主要介紹了關於PHP7.1中使用openssl替換mcrypt 的介紹，有著一定的參考價值，現在分享給大家，有需要的朋友可以參考一下

#PHP7.1中使用openssl替換mcrypt

在php開發中，使用mcrypt相關函數可以很方便地進行AES加、解密操作，但是PHP7.1中廢棄了mcrypt擴展，所以必需尋找另一種實現。在遷移手冊中已經指出了用openssl取代mcrypt，但未給出具體範例。網路上有許多範例，可以替換大部分場景，但對於其中細節卻並未說明。同樣，簡單地使用網路範例在某種程式碼場景下有可能導致程式碼替換前後的相容問題，以下則來談談具體程式碼及原因。

首先我們直接給出替換的程式碼，再從程式碼分析問題。 （本文分析的演算法是AES-128-CBC）

替換範例

範例會展示兩種mcrypt的使用方式，主要在於填充不同（下文會解釋填充）。在整個加、解密過程中，完整程度高一點程式碼則會自主實現填充、移除填充，簡單一點程式碼會直接忽略填充，但兩種方式都可以正常運作；在實際開發中（7.1之前版本），建議加上填充。請看如下具體範例：

1. mcrypt未使用填充

• mcrypt加密:

    $key = 'aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa'; 
    $iv = 'aaaaaaaaaaaaaaaa';
    $data = 'dataString';
  
    $cipher = mcrypt_module_open(MCRYPT_RIJNDAEL_128, '', MCRYPT_MODE_CBC, '');
    mcrypt_generic_init($cipher, $key, $iv);
    $cipherText256 = mcrypt_generic($cipher, $data);
    mcrypt_generic_deinit($cipher);
  
    return bin2hex($cipherText256);

• #相同功能的openssl加密代碼:

    $key = 'aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa'; 
    $iv = 'aaaaaaaaaaaaaaaa';
    $data = 'dataString';
  
    $data = $data . str_repeat("\x00", 16 - (strlen($data) % 16)); // 双引号可以解析asc-ii码\x00
  
    return bin2hex(openssl_encrypt($data, "AES-256-CBC", $key, OPENSSL_RAW_DATA | OPENSSL_ZERO_PADDING, $iv));

mcrypt使用填充

• mcrypt加密:

    $key = 'aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa'; 
    $iv = 'aaaaaaaaaaaaaaaa';
    $data = 'dataString';
  
    // 填充（移除填充反着移除即可）
    $block = mcrypt_get_block_size(MCRYPT_RIJNDAEL_128, MCRYPT_MODE_CBC);
  
    $pad = $block - (strlen($data) % $block);
    if ($pad <= $block) {
        $char = chr($pad);
        $data .= str_repeat($char, $pad);
    }
  
    $cipher = mcrypt_module_open(MCRYPT_RIJNDAEL_128, &#39;&#39;, MCRYPT_MODE_CBC, &#39;&#39;);
    mcrypt_generic_init($cipher, $key, $iv);
    $cipherText256 = mcrypt_generic($cipher, $data);
    mcrypt_generic_deinit($cipher);
  
    return bin2hex($cipherText256);

• 相同功能的openssl加密程式碼:

    $key = 'aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa'; 
    $iv = 'aaaaaaaaaaaaaaaa';
    $data = 'dataString';
  
    return bin2hex(openssl_encrypt($data, 'AES-256-CBC', $key, OPENSSL_RAW_DATA | OPENSSL_ZERO_PADDING, $iv));

以上範例皆可成功運行，其中第一個範例（未使用填充，但在openssl中進行了填充）和第二個範例（使用填充，在openssl中未使用填充）在替換前後輸出相同，並無相容問題。大家可以依照程式碼不同的填滿方式來選擇不同的替換方案，但其中有三個細節需要說明

1. 為什麼要有填滿？

2. 用openssl取代後演算法的名稱為何不同？

接下來會則會具體分析 填充 、演算法。

填充

為什麼有填充則要從加密的演算法說起。因為在AES-128-CBC演算法中，會把要加密的字串以每16個byte的長度進行分段，逐步計算，由此導致不足16byte的段則會進行填充。所以給出的範例中會有兩種：一種是使用預設的填充，另一種是自主填充。在與openssl的替換中，如何選擇填充方案，則需要對mcrypt與openssl針對預設與自主填充有所了解。

• mcrypt預設填入

  在php的原始碼中，可以看出預設會以\x00進行填充，事實上，並非是以\x00進行填充，從原始碼中可以發現，首先申請了一個16位元的空字串，所以初始化時每位位元組均為\x00, 實際上可以說其中並沒有填充，只是它本來就是\x00 ，使用預設填充得到的加密字串會是如下形式：
  

  所以解密時則要移除多餘的\x00。當然也可以懶一點，不要移除\x00。因為在php中字串"string\x00"與字串"string"除了長度不一樣外，其他表現一致，所以看起來並無區別，如下程式碼：

     // 尾部包含若干个`\x00` 均可功输出true
     if ("string\x00" == "string") { // 用双引号可解析\x00
         echo true;
     }

  \x00 填滿後的範例：(請注意字串的長度，由此可見以\x00填滿會影響長度)
  

• mcrypt自主填充

  填充演算法需以以下演算法進行：

• #加入填充

    /**
     * 填充算法
     * @param string $source
     * @return string
     */
    function addPKCS7Padding($source)
    {
        $source = trim($source);
        $block = mcrypt_get_block_size(MCRYPT_RIJNDAEL_128, MCRYPT_MODE_CBC);
  
        $pad = $block - (strlen($source) % $block);
        if ($pad <= $block) {
            $char = chr($pad);
            $source .= str_repeat($char, $pad);
        }
        return $source;
    }

  加入填充後字串實際上如下形式：
  

• 移除填充

    /**
     * 移去填充算法
     * @param string $source
     * @return string
     */
    function stripPKSC7Padding($source)
    {
        $source = trim($source);
        $char = substr($source, -1);
        $num = ord($char);
        if ($num == 62) return $source;
        $source = substr($source, 0, -$num);
        return $source;
    }

• openssl預設填入

  其默認方式與標準的mcrypt的自主填充方式一致，所以在第二個範例中，對於使用瞭如上的填充演算法後， 可直接使用openssl_encrypt替換，不會產生相容問題。填充後的加密字串如下形式：

  

  要注意的是在openssl_encrypt與openssl_decrypt中內建了填充與移除填充，所以直接使用即可，除非需自主實作填充，否則不需要考慮填充

• openssl自主填充

  openssl_encrypt提供了option参数以支持自主填充，但在查阅php源码中openssl的测试用例代码才找到正确用法:

     // if we want to manage our own padding
    $padded_data = $data . str_repeat(' ', 16 - (strlen($data) % 16));
    $encrypted = openssl_encrypt($padded_data, $method,     $password, OPENSSL_RAW_DATA|OPENSSL_ZERO_PADDING, $iv);
    $output = openssl_decrypt($encrypted, $method, $password, OPENSSL_RAW_DATA|OPENSSL_ZERO_PADDING, $iv);
    var_dump(rtrim($output));

  （备注：如上，OPENSSL_ZERO_PADDING 并非是为0填充的意思）
  由此，我们就可以解释，在第一个示例中openssl_encrypt之前加入了自主点充\x00的代码原因了

从以上的加、解密针对填充逻辑不同，针对上文中的示例可以很好地解释：

• 示例1：
  mcrypt加密时未使用填充，故以\x00进行了填充，所以在替换成openssl，需要自主实现\x00填充。

• 示例2：
  mcrypt加密时使用了标准的填充，同时openssl的填充方式也为PHP7.1中使用openssl取代mcrypt 的介紹，故直接使用即可。

分析到这，可以发现，无论是何种填充策略都需注意在加密时加入填充，在解密时则必须要移除填充。至此，上文中示例中的填充相关则分析完成了，接下来我们再看看如何选择替换后的算法。

选择算法

在以上的示例中，有一个问题在于，mcrypt中的AES-128-CBC算法，在openssl中怎么替换成了AES_256?
关于这一点， 我也未找到合理的解释，查看源码一时半会也没找到原因（能力有限~），但通过以下资料，还是完成了功能

• openssl 解密 mcrypt AES 数据不兼容问题

• Convert mcrypt_generic to openssl_encrypt Ask Question

若是有同学找到原因，欢迎给我留言，谢谢。

总结

对于使用mcrypt AES 进行加密密的部分，若是在替换过程中问题， 可以从算法替换或填充这两方面着手考虑下。同时还是一必须满足的条件是根据不同的填充方式选择, 替换最重要的就要考虑兼容问题，保证替换后不发生任何改变。 虽然只是只是有细微的差别----尾部几个字符串的不同，但若是在多平台中同时进行修改也是一件麻烦事，但变动越少风险越小。

本文只是针对AES算法进行了简单说明，对于其他算法是否适用还有待研究。

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