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背景
最近做的项目多次遇到了分享邀请的需求点，即需要在接受邀请时能识别到邀请者的信息，又需要考虑信息敏感性，没找到成熟的三方实现，于是自己思考实现了两套。
思路方案
不能直接将邀请信息用于传递，需要对信息（一般是字符串，不是字符串也可以转换为字符串）进行加密处理，或者说编码处理。但同时需要满足一下要求：
要求
- 可逆：加密（编码）后的密文应当能通过解密（解码）获得原文，否则就无法获得邀请者信息了；
- 长度：加密（编码）后的密文应该尽可能与原文长度相当，可以略多（如果能更少也好，不过那需要涉及压缩了，不是今天的重点）；
- 内容：加密（编码）后的密文应当是可预知的字符集合，如果可设置更好；
- 算法可公开（意味着存在额外依赖）：不单单依靠一个固定算法，即便算法公开仍旧能保证安全性，否则算法一旦被破解也就没什么了；
- 复杂度适当：太复杂的一般对计算要求很高，对开发（本人）成本也高，能满足目前的项目需求即可（我绝对不会说我懒）；
常见算法
常见的一些加密解密、编码解码算法：
- 单向：md系列、sha1；
- 对称：des、aes；
- 非对称：rsa、dsa；
- 简单编码：base64；
移位法
本质
- 维护全量字符可能的顺序，对给定字符串的每个字符按照其位置进行移位转换，得到结果；
- 位置到字符移位偏移量通过一套外部输入的规则来指定；
- 上述两步相当于将字符枚举、顺序、偏移量规则三套作为算法变量交由用户控制，在不能完全知道三个信息的情况下，即便知道算法，也能保障密文安全性；
防篡改
- 虽然用移位法可以保障用户无法通过密文还原原文，但用户可以用大量无序密文来攻击，造成大量垃圾数据或暴力猜测到一些信息，因此还需要支持能校验密文是否合法的功能，也就是防篡改。
- 通用的思路是额外加一点校验数据，由原文构造而成加入到密文中，解密（解码）时校验一遍作为验证即可，比如网络IP和TCP层的累加和就是这种思路。
实现
public function encrypt(string $value): string
{
if (0 == $this->sortCount) {
throw new EncrypterException('未设置字符排布阵列');
}
if (0 == $this->shiftingCount) {
throw new EncrypterException('未设置编码密钥');
}
$encrypted = '';
for ($i = 0; $i < strlen($value); $i++) {
if (!key_exists($value[$i], $this->sortList)) {
throw new EncrypterException('发现不期待的字符');
}
$index = $this->sortList[$value[$i]];
$index += $this->shiftingList[$i % $this->shiftingCount];
$index %= $this->sortCount;
$encrypted .= $this->sort[$index];
}
// 添加校验位
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('未设置字符排布阵列');
}
if (0 == $this->shiftingCount) {
throw new EncrypterException('未设置编码密钥');
}
// 拿出校验位
if ($this->checkSum) {
if (strlen($value) < 2) {
throw new EncrypterException('解密校验失败');
}
$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('发现不期待的字符');
}
$index = $this->sortList[$value[$i]];
$index -= $this->shiftingList[$i % $this->shiftingCount];
while ($index < 0) {
$index += $this->sortCount;
}
$decrypted .= $this->sort[$index];
}
// 校验校验位
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('解密校验失败');
}
}
return $decrypted;
}
特点分析
- 需要知道原文全部字符构成可能；
- 原文和密文的字符构成是同一个集合；
- 密文与原文长度相等，即使加入校验位也仅多2位；
- 适用于前端、用户可见可感知的传递场景；
异或法
本质
- 利用abb=a，也就是两次异或复位的特性（字符可转换成一个数值也就是一个多位的二进制，单位异或的特性在多位场景下同样成立）
- 同样与原文、密文每个字符进行异或操作的字符应该与其位置规则有关，同移位法相关规则
可读性
由于异或后的值可能超过输入原值，字符转换时可能转换为非常用字符影响阅读，因此可以选择嵌套一层base64加解密方便阅读。
实现
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这套算法；
- 但原文和密文的字符构成不是同一个集合；
- base64后密文一般较原文长，具体见base64编码算法规则；
- 适用于接口间、服务间数据传输场景；
