附录C. 加密 · PHP安全基础

<table width="100%" border="0" cellspacing="0" cellpadding="5" bgcolor="#649CCC"><tr valign="middle"><td align="left"> 附录C. 加密 </td> <td align="right"> <a href="introduction.htm">Top</a> <a href="new_item54.htm">Previous</a> </td> </tr></table> <table width="100%" border="0" cellspacing="0" cellpadding="5"><tr valign="top"><td align="left">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/Cryptographyhttp://phpsec.org/articles/2005/password-hashing.htmlhttp://pear.php.net/package/Crypt_HMAChttp://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); } <hr noshade="noshade" size="1"/> </td></tr></table>