OpenSSL加密/解密工作不一致/失败

Question

我在 PHP 的 openssl_* 方法中发现了一些奇怪的行为。50% 的时间它会失败，抛出 Unknown cipher algorithm，而另外 50% 的时间，它会正确地编码我的数据。下面是代码中相关的片段：

$iv = openssl_random_pseudo_bytes(16);
$hash = openssl_encrypt($raw, "AES-128-CBC", $hashing_secret, OPENSSL_RAW_DATA, $iv);
// send $iv.$hash

使用openssl_get_cipher_methods得到了以下结果：

[0] => AES-128-CBC
...
[81] => aes-128-cbc

我知道密码法是可用的。此外，$ openssl ciphers 在系统级别列出了可用的AES-128-CBC密码法(然而，我被告知PHP捆绑的openssl是独立的)。

我正在运行Ubuntu 14.04，php5.5.9-1ubuntu4.14，openssl 1.0.1f 6 Jan 2014 (在phpinfo中列出的版本是相同的)。如果有关的话，所有这些代码都通过nginx/php-fpm在Silex框架下运行。

更新：更多信息...

我做了更多测试。我编写了一个小脚本，只是循环x次，对一些数据进行编码。

set_error_handler(function() use (&$errorCount) {
    $errorCount++;
});

for ($i = 0; $i < $numTests; $i++) {
    $hash = openssl_encrypt($data, "AES-128-CBC", $hashing_secret, OPENSSL_RAW_DATA, $iv);    
}

如果我在同一台服务器上运行它（通过php test.php），它每次都能如此一致地运行 - 也就是说，$errorCount == 0。这让我相信它要么是：a）silex或b）fastcgi进程阻碍了该函数——我已经添加了这些标记。

现在不太确定该往哪里走了...

第二次更新

我进行了更多测试。我将测试脚本放在运行php-fpm的nginx后面。奇怪的是，要么a）它100%失败，要么b）它没有失败，而不是两者都有一点结果。这使我相信是nginx或php-fpm是罪魁祸首。

- Tyler Sebastian

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密钥和IV的长度是否完全正确，其中密钥为128位、192位或256位之一，IV为16字节？ - zaph

你可以看到我的IV有多长 - 它恰好是16个字节。我使用的密钥是128位（16个字符）。 - Tyler Sebastian

我将密钥设置为“abce…”，共16个字符。 - Tyler Sebastian

@zaph 我添加了额外的检查，openssl_random_pseudo_bytes(16) 不会返回 FALSE。 - Tyler Sebastian

在for循环中添加sleep(5);，看看是否仍然会有50%的失败率？ - peterpeterson

Answer 1

这似乎是一个OpenSSL错误。您应确保在同一进程空间中仅使用一个OpenSSL对象。要验证，请运行测试脚本，以便它是唯一使用OpenSSL的脚本。它是否仍然有50%的失败率？或者失败只发生在对脚本进行多个并发访问时？如果仍然发生，那么几乎肯定是php-fpm中的一个bug - 它实例化函数，并且直到出现错误才清除其数据区。在这种情况下，我期望它每两次调用一次失败，而不是"平均50%"，但恰好是每个偶数次调用一次。在那种情况下，我会尝试使用不同版本的OpenSSL来锁定openssl，您可以尝试使用flock并实例化锁文件以供SSL函数使用（首先检查锁是否可用，然后运行函数并解锁）。尝试一下，看看是否有效。如果有效，则可以寻找更有效的方法 - 例如，您可以使用MySQL LOCK()或semaphore（如果可用）。

探洞

在5.5.9中，行为不当的函数可在ext/openssl/openssl.c中找到，并且抛出的错误是其中的一个初步检查。目前还没有什么意外:

/* {{{ proto string openssl_encrypt(string data, string method, string password [, long options=0 [, string $iv='']])
   Encrypts given data with given method and key, returns raw or base64 encoded string */
PHP_FUNCTION(openssl_encrypt)
{
    long options = 0;
    char *data, *method, *password, *iv = "";
    int data_len, method_len, password_len, iv_len = 0, max_iv_len;
    const EVP_CIPHER *cipher_type;
    EVP_CIPHER_CTX cipher_ctx;
    int i=0, outlen, keylen;
    unsigned char *outbuf, *key;
    zend_bool free_iv;

    if (zend_parse_parameters(ZEND_NUM_ARGS() TSRMLS_CC, "sss|ls", &data, &data_len, &method, &method_len, &password, &password_len, &options, &iv, &iv_len) == FAILURE) {
        return;
    }
    cipher_type = EVP_get_cipherbyname(method);
    if (!cipher_type) {
        php_error_docref(NULL TSRMLS_CC, E_WARNING, "Unknown cipher algorithm");
        RETURN_FALSE;
    }

我们可以假设EVP_get_cipherbyname(method)返回了一个虚假结果。

除了它是一个标准的SSL函数。我发现这篇简短（很可能过时的）回复，似乎表明某些地方有一些facepalm juice（译注：意思是“脸掌声汁”，表示非常尴尬或愚蠢的情况）在配方中。但这并不能解释为什么该函数每两次就会失败一次。

该函数在github上。它初始化OpenSSL，并通过一个辅助函数获取方法名称，该函数将返回指向非空内存的指针。

我有一个牵强附会的假设，即函数返回类似于0或81的东西（因为这两个字符串都在您的cipherlist输出中，索引为0和81），并且0等于NULL，因此失败。看起来它不能这样工作，CLI也应该这样做。但是为了确保，请验证是否只有特定的密码出现故障（例如AES-256-CBC有效）。

另一种可能性是OPENSSL_init_crypto（OPENSSL_INIT_ADD_ALL_CIPHERS，NULL）调用失败。如果在Ubuntu上此测试失败（其他平台行为不同），则可能会发生这种情况。

int CRYPTO_THREAD_run_once(CRYPTO_ONCE *once, void (*init)(void))
{
    if (pthread_once(once, init) != 0)
        return 0;

    return 1;
}

这可能表明libcrypto内部存在一些共享资源冲突。
作为另一个测试，建议您不要调用随机字节IV初始化，并尝试使用固定的IV；这是因为我也遇到了this note，它指向了一个略微不同于我想到的资源，但足够接近让我做出反应：

看起来openssl_random_pseudo_bytes()调用openssl， 导致底层的libcrypto调用回调，这些回调是由PostgreSQL库之前建立的，作为锁可移植性回调，用于多线程openssl。

关于这个主题的一些信息可以在这里找到 http://wiki.openssl.org/index.php/Manual:Threads(3)

如果HHVM openssl扩展没有建立这些相同的回调，则可能会导致调用错误的回调。

如果时间允许，我将进行下一轮测试，以在上述故障点中放置警报（以静态系统日志调用的形式），以精确地确定哪个测试失败...前提是我能够在虚拟机上安装与您相同的设置，并且我可以重现相同的奇怪行为。请注意保留HTML标签。

- LSerni

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测试脚本在通过PHP CLI运行时从未失败。然而，我想尝试通过fastcgi运行它（我只是将其放在nginx后面），并且我正在经历与以前相同的行为 - 50％的时间失败。 - Tyler Sebastian

你能验证一下它是每两个调用失败一次，还是更随机吗？明天我可能会看一下PHP源代码。 - LSerni

请看下面的我的“解决方案” - 我给你这个赏金是因为你对此问题进行了深入的研究。 - Tyler Sebastian

Answer 2

我可以展示如何使用openssl_encrypt和decrypt，我正在使用Silex框架，目前没有任何问题。希望这能帮到你。

我知道这不是最好的解决方案，但也许能对你有所帮助。

$encrypt_method = "aes128";
$secret_key = 'd2ae49e3b63ed418b9fc25105cd964d4';
$secret_iv = 'fb68e879fab1db2a2ce30dbf6f9b3743';
$key = hash('sha256', $secret_key);
$iv = substr(hash('sha256', $secret_iv), 0, 16);

$output = openssl_encrypt($str, $encrypt_method, $key, 0, $iv);
return base64_encode($output);


$output = openssl_decrypt(base64_decode($str), $encrypt_method,   $key, 0, $iv);
return $output;

- Slico

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抱歉 - 没有成功。我几乎逐行复制了加密部分（包括示例密钥/iv），但仍然出现错误。 - Tyler Sebastian

你在哪个平台上运行？ - Tyler Sebastian

在 Windows 10 上使用 Apache XAMPP 和 PHP 5.6。这就是您需要的吗？ - Slico

完美，谢谢。虽然这并没有帮助我，但我只是在想重叠的问题。 - Tyler Sebastian

Answer 3

我们通过在服务器上“更新”openssl来解决了这个问题 - OpenSSL 1.0.1f 6 Jan 2014 - 是的，那就是我上面列出的确切版本，我也不明白。然而，这更加奇怪 - 因为在本地（在一个Linux虚拟机上 - 我提供了与我们的生产环境完全相同的配置），它可以完美地工作。对于任何遇到相同问题的人，看到这篇文章时感到失落，我很抱歉 - 我的解决方案对我有效，但我并不理解其中的任何内容。

- Tyler Sebastian