正确使用php openssl_encrypt的方法

Question

我正在做一个涉及密码学的项目，需要一些关于如何使用openssl_encrypt和openssl_decrypt的帮助，我只想知道最基本和正确的方法。以下是我目前所得到的：

// To encrypt a string

$dataToEncrypt = 'Hello World';

$cypherMethod = 'AES-256-CBC';
$key = random_bytes(32);
$iv = openssl_random_pseudo_bytes(openssl_cipher_iv_length($cypherMethod));

$encryptedData = openssl_encrypt($dataToEncrypt, $cypherMethod, $key, $options=0, $iv);

我接下来会保存$cypherMethod，$key和$iv以供在解密$encryptedData时使用。（不详细说明如何存储这些值，谢谢！）

// To decrypt an encrypted string

$decryptedData = openssl_decrypt($encryptedData, $cypherMethod, $key, $options=0, $iv);

首先，上面的示例代码是否是使用php openssl_encrypt的正确示例？

其次，我生成$key和$iv的方法是否正确和安全？因为我一直在读到，密钥应该是具有密码学安全保障的。

最后，对于AES-256-CBC，不是需要32字节的值吗？如果是，那么为什么openssl_cipher_iv_length()返回的长度只有int(16)？难道它不应该是int(32)吗？

- Jo E.

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先生，我也在研究密码学，您能否详细说明一下如何将值存储在数据库（mySql）中，哪些字段类型适合以及以哪种格式进行存储。我可以成功加密文本并存储值以供以后解密，但是openss_decrypt()方法返回null（我认为存储数据有问题）。非常感谢您的帮助。 - Noman marwat

Answer 1

首先，上面的示例代码是否是使用php openssl_encrypt的正确示例？

您对该函数的使用看起来是正确的，但是您可能需要考虑使用除CBC之外的其他操作模式。 CBC很难做到正确，因为仅在此模式下加密数据已知存在攻击，例如臭名昭著的CBC比特翻转攻击，它允许攻击者通过修改密文对明文进行有意义的更改。如果可能，我会尽量使用支持GCM的身份验证加密模式（看起来PHP 7.1+中支持（示例＃1））。

如果使用CBC模式，请查看文档中的示例＃2。请注意，在加密MAC（消息认证码）之后，将计算出MAC并存储在密文中。在解密密文之前应重新计算此MAC，如果与存储的MAC不匹配，则密文已被修改且无效。

其次，我生成$key和$iv的方法是否正确且安全？因为我一直在阅读，密钥应该是密码学安全的。

需要使用密码学安全的随机数生成器生成密钥。幸运的是，大多数操作系统都可以通过/dev/urandom提供此功能。 这篇答案 很好地解释了如何在 PHP 中从/dev/urandom读取。 openssl_random_pseudo_bytes应该也是密码学安全的，但有时候不是这种情况。

初始化向量 (IVs) 需要是随机的，并且永远不应该重复使用相同的密钥。

最后，AES-256-CBC需要32字节的值吗？如果是的话，为什么 openssl_cipher_iv_length() 只返回长度为 int(16)？它不应该是 int(32) 吗？

AES是一个分块加密算法，可以对128位（16字节）块进行操作，而与密钥大小无关。

- puzzlepalace

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感谢您提供的信息。我有一个快速的问题，我应该使用单个通用密钥还是每次随机生成一个密钥？ - Jo E.

您可以使用相同的密钥，但请确保每次调用 openssl_encrypt 时生成一个新的随机 IV。 - puzzlepalace

Answer 2

以下是使用openssl_encrypt和openssl_decrypt的最基本方法。确保创建32个字节的secret_key和16个字节的secret_iv。

function encrypt_decrypt($action, $string) 
    {
        $output = false;
        $encrypt_method = "AES-256-CBC";
        $secret_key = 'xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx';
        $secret_iv = 'xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx';
        // hash
        $key = hash('sha256', $secret_key);    
        // iv - encrypt method AES-256-CBC expects 16 bytes 
        $iv = substr(hash('sha256', $secret_iv), 0, 16);
        if ( $action == 'encrypt' ) {
            $output = openssl_encrypt($string, $encrypt_method, $key, 0, $iv);
            $output = base64_encode($output);
        } else if( $action == 'decrypt' ) {
            $output = openssl_decrypt(base64_decode($string), $encrypt_method, $key, 0, $iv);
        }
        return $output;
    }

- Shrish Shrivastava

Answer 3

// --- Encrypt --- //
$key = openssl_digest("passkey", 'SHA256', TRUE);
$plaintext = "Data to be encrypted";
$ivlen = openssl_cipher_iv_length($cipher="AES-128-CBC");
$iv = openssl_random_pseudo_bytes($ivlen);
// binary cipher
$ciphertext_raw = openssl_encrypt($plaintext, $cipher, $key, OPENSSL_RAW_DATA, $iv);
// or replace OPENSSL_RAW_DATA & $iv with 0 & bin2hex($iv) for hex cipher (eg. for transmission over internet)

// or increase security with hashed cipher; (hex or base64 printable eg. for transmission over internet)
$hmac = hash_hmac('sha256', $ciphertext_raw, $key, true);
$ciphertext = base64_encode( $iv.$hmac.$ciphertext_raw );

// --- Decrypt --- //
$c = base64_decode($ciphertext);
$ivlen = openssl_cipher_iv_length($cipher="AES-128-CBC");
$iv = substr($c, 0, $ivlen);
$hmac = substr($c, $ivlen, $sha2len=32);
$ciphertext_raw = substr($c, $ivlen+$sha2len);
$original_plaintext = openssl_decrypt($ciphertext_raw, $cipher, $key, OPENSSL_RAW_DATA, $iv);
$calcmac = hash_hmac('sha256', $ciphertext_raw, $key, true);
if (hash_equals($hmac, $calcmac))
    echo $original_plaintext."\n";

- Zimba

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为什么要从sha256哈希字符串中获取密钥，而不是使用像PBKDF2或Argon2这样的密钥派生方法？在附加hmac时，为什么不使用GCM模式？ - Michael Fehr

总有更安全的方法；这个例子说明了一种加密数据以进行存储和传输的方法。更好的加密方式是使用公钥/私钥，而不是一个密钥用于加密和解密。请参见：https://dev59.com/32445IYBdhLWcg3w7uc0 - Zimba

Answer 4

   // --- Encrypt --- //
function encrypt($plaintext, $secret_key = "5fgf5HJ5g27", $cipher = "AES-128-CBC")
{

    $key = openssl_digest($secret_key, 'SHA256', TRUE);

    $ivlen = openssl_cipher_iv_length($cipher);
    $iv = openssl_random_pseudo_bytes($ivlen);
    // binary cipher
    $ciphertext_raw = openssl_encrypt($plaintext, $cipher, $key, OPENSSL_RAW_DATA, $iv);
    // or replace OPENSSL_RAW_DATA & $iv with 0 & bin2hex($iv) for hex cipher (eg. for transmission over internet)

    // or increase security with hashed cipher; (hex or base64 printable eg. for transmission over internet)
    $hmac = hash_hmac('sha256', $ciphertext_raw, $key, true);
    return base64_encode($iv . $hmac . $ciphertext_raw);
}


// --- Decrypt --- //
function decrypt($ciphertext, $secret_key = "5fgf5HJ5g27", $cipher = "AES-128-CBC")
{

    $c = base64_decode($ciphertext);

    $key = openssl_digest($secret_key, 'SHA256', TRUE);

    $ivlen = openssl_cipher_iv_length($cipher);

    $iv = substr($c, 0, $ivlen);
    $hmac = substr($c, $ivlen, $sha2len = 32);
    $ciphertext_raw = substr($c, $ivlen + $sha2len);
    $original_plaintext = openssl_decrypt($ciphertext_raw, $cipher, $key, OPENSSL_RAW_DATA, $iv);

    $calcmac = hash_hmac('sha256', $ciphertext_raw, $key, true);
    if (hash_equals($hmac, $calcmac))
        return $original_plaintext . "\n";
}

- Ganza respice