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背景
最近做的項目多次遇到了分享邀請的需求點，即需要在接受邀請時能識別到邀請者的信息，又需要考慮信息敏感性，沒找到成熟的三方實現(xiàn)，于是自己思考實現(xiàn)了兩套。
思路方案
不能直接將邀請信息用于傳遞，需要對信息（一般是字符串，不是字符串也可以轉(zhuǎn)換為字符串）進行加密處理，或者說編碼處理。但同時需要滿足一下要求：
要求
- 可逆：加密（編碼）后的密文應當能通過解密（解碼）獲得原文，否則就無法獲得邀請者信息了；
- 長度：加密（編碼）后的密文應該盡可能與原文長度相當，可以略多（如果能更少也好，不過那需要涉及壓縮了，不是今天的重點）；
- 內(nèi)容：加密（編碼）后的密文應當是可預知的字符集合，如果可設(shè)置更好；
- 算法可公開（意味著存在額外依賴）：不單單依靠一個固定算法，即便算法公開仍舊能保證安全性，否則算法一旦被破解也就沒什么了；
- 復雜度適當：太復雜的一般對計算要求很高，對開發(fā)（本人）成本也高，能滿足目前的項目需求即可（我絕對不會說我懶）；
常見算法
常見的一些加密解密、編碼解碼算法：
- 單向：md系列、sha1；
- 對稱：des、aes；
- 非對稱：rsa、dsa；
- 簡單編碼：base64；
移位法
本質(zhì)
- 維護全量字符可能的順序，對給定字符串的每個字符按照其位置進行移位轉(zhuǎn)換，得到結(jié)果；
- 位置到字符移位偏移量通過一套外部輸入的規(guī)則來指定；
- 上述兩步相當于將字符枚舉、順序、偏移量規(guī)則三套作為算法變量交由用戶控制，在不能完全知道三個信息的情況下，即便知道算法，也能保障密文安全性；
防篡改
- 雖然用移位法可以保障用戶無法通過密文還原原文，但用戶可以用大量無序密文來攻擊，造成大量垃圾數(shù)據(jù)或暴力猜測到一些信息，因此還需要支持能校驗密文是否合法的功能，也就是防篡改。
- 通用的思路是額外加一點校驗數(shù)據(jù)，由原文構(gòu)造而成加入到密文中，解密（解碼）時校驗一遍作為驗證即可，比如網(wǎng)絡IP和TCP層的累加和就是這種思路。
實現(xiàn)
public function encrypt(string $value): string
{
if (0 == $this->sortCount) {
throw new EncrypterException('未設(shè)置字符排布陣列');
}
if (0 == $this->shiftingCount) {
throw new EncrypterException('未設(shè)置編碼密鑰');
}
$encrypted = '';
for ($i = 0; $i < strlen($value); $i++) {
if (!key_exists($value[$i], $this->sortList)) {
throw new EncrypterException('發(fā)現(xiàn)不期待的字符');
}
$index = $this->sortList[$value[$i]];
$index += $this->shiftingList[$i % $this->shiftingCount];
$index %= $this->sortCount;
$encrypted .= $this->sort[$index];
}
// 添加校驗位
if ($this->checkSum) {
$sum = 0;
for ($i = 0; $i < strlen($value); $i++) {
$sum += ord($value[$i]);
}
$sum %= $this->sortCount;
$start = $this->sort[$sum];
$end = $this->sort[$this->sortCount - $sum - 1];
$encrypted = $start . $encrypted . $end;
}
return $encrypted;
}
public function decrypt(string $value): string
{
if (0 == $this->sortCount) {
throw new EncrypterException('未設(shè)置字符排布陣列');
}
if (0 == $this->shiftingCount) {
throw new EncrypterException('未設(shè)置編碼密鑰');
}
// 拿出校驗位
if ($this->checkSum) {
if (strlen($value) < 2) {
throw new EncrypterException('解密校驗失敗');
}
$start = $value[0];
$end = $value[strlen($value) - 1];
$value = substr($value, 1, -1);
}
$decrypted = '';
for ($i = 0; $i < strlen($value); $i++) {
if (!key_exists($value[$i], $this->sortList)) {
throw new EncrypterException('發(fā)現(xiàn)不期待的字符');
}
$index = $this->sortList[$value[$i]];
$index -= $this->shiftingList[$i % $this->shiftingCount];
while ($index < 0) {
$index += $this->sortCount;
}
$decrypted .= $this->sort[$index];
}
// 校驗校驗位
if ($this->checkSum) {
$sum = 0;
for ($i = 0; $i < strlen($decrypted); $i++) {
$sum += ord($decrypted[$i]);
}
$sum %= $this->sortCount;
if ($start != $this->sort[$sum] || $end != $this->sort[$this->sortCount - $sum - 1]) {
throw new EncrypterException('解密校驗失敗');
}
}
return $decrypted;
}
特點分析
- 需要知道原文全部字符構(gòu)成可能；
- 原文和密文的字符構(gòu)成是同一個集合；
- 密文與原文長度相等，即使加入校驗位也僅多2位；
- 適用于前端、用戶可見可感知的傳遞場景；
異或法
本質(zhì)
- 利用abb=a，也就是兩次異或復位的特性（字符可轉(zhuǎn)換成一個數(shù)值也就是一個多位的二進制，單位異或的特性在多位場景下同樣成立）
- 同樣與原文、密文每個字符進行異或操作的字符應該與其位置規(guī)則有關(guān)，同移位法相關(guān)規(guī)則
可讀性
由于異或后的值可能超過輸入原值，字符轉(zhuǎn)換時可能轉(zhuǎn)換為非常用字符影響閱讀，因此可以選擇嵌套一層base64加解密方便閱讀。
實現(xiàn)
public function encrypt(string $value): string
{
$value = $this->handle($value);
if ($this->base64) {
$value = base64_encode($value);
}
return $value;
}
public function decrypt(string $value): string
{
if ($this->base64) {
$value = base64_decode($value);
}
return $this->handle($value);
}
protected function handle(string $string): string
{
$result = '';
for ($i = 0; $i < strlen($string); $i++) {
$t = $this->secret[$i % $this->secretCount];
$result .= chr(ord($string[$i]) ^ ord($t));
}
return $result;
}
分析
- 即便不知道原文字符全部可能也可以使用這套算法；
- 但原文和密文的字符構(gòu)成不是同一個集合；
- base64后密文一般較原文長，具體見base64編碼算法規(guī)則；
- 適用于接口間、服務間數(shù)據(jù)傳輸場景；
