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2024-04-06
前言
Laravel 的加密機制使用 OpenSSL 提供 AES-256 和 AES-128 的加密，本文將詳細介紹關于Laravel中encrypt和decrypt的實現，分享出來供大家參考學習，下面話不多說了，來一起看看詳細的介紹吧。
1. 使用方法
首先是生成秘鑰。要需要在.env目錄里提供APP_KEY，這個如果沒有的話，可以通過命令php artisan key:generate生成，也可以自己設置。生成后例子應該是這樣的
APP_KEY=base64:5BM1BXGOBrGeeqJMAWJZSzyzh5yPcCGOcOGPtUij65g=
在文件配置加密key和加密算法，在config/app.php的目錄里有配置
$ 'key' => env('APP_KEY'),
'cipher' => 'AES-256-CBC',
使用方法，在laravel里已經有使用方法了，這里就不在過多的說了。主要使用的兩個方法，一個是encrypt的加密，一個是decrypt的解密
2. 查找加密解密的文件
實現方法的位置是在vendor/illuminate/encryption/的目錄下發現兩個文件，一個是EncryptionServiceProvider另外一個是Encrypter
3. 分析EncryptionServiceProvider文件
public function register()
{
$this->app->singleton('encrypter', function ($app) {
$config = $app->make('config')->get('app'); //從config/app.php里拿到配置文件
if (Str::startsWith($key = $config['key'], 'base64:')) { //分析配置文件里的key里面有沒有帶'base64'
$key = base64_decode(substr($key, 7)); //如果有的話，把key前面的base64:給取消，并且解析出原來的字符串
}
return new Encrypter($key, $config['cipher']); //實例化Encrypte類，注入到框架里
});
}
這個文件沒太多東西，但是通過這個我們可以看出，其實在配置文件的，我們能直接寫key，并且前面不帶base64也是可以解析。相當于省幾步操作
另外，在實例化類的時候，需要傳入key以及加密方式
4. 分析Encrypter文件
1. 分析__construct，在實例化之前執行
public function __construct($key, $cipher = 'AES-128-CBC')
{
$key = (string) $key; //把key轉換為字符串
if (static::supported($key, $cipher)) { //調用一個自定義的方法，用來判斷加密方式和要求的key長度是否一樣
$this->key = $key;
$this->cipher = $cipher;
} else {
throw new RuntimeException('The only supported ciphers are AES-128-CBC and AES-256-CBC with the correct key lengths.');
}
}
上面的方法，主要是用來判斷加密方式和傳的key的長度是否相同，因為不同的加密方式，要求的相應的key的長度也是有要求的，具體每種加密方式要求key的長度可以查找對應的文檔
public static function supported($key, $cipher)
{
$length = mb_strlen($key, '8bit'); //判斷key的字符的長度，按照8bit位的方式計算字符長度
return ($cipher === 'AES-128-CBC' && $length === 16) ||
($cipher === 'AES-256-CBC' && $length === 32); //編碼格式為AES128的要求字符長度為16。編碼格式為AES256的要求字符長度為32位
}
上面這個方法展現了一個嚴謹的地方，用了mb_strlen方法，并且要求計算長度是按照8bit位來計算的。這樣的好處是，不管是在哪種操作系統，計算的長度都是一樣的。
通過這個考慮到不同操作系統的情況，不會出現加密出現問題的情況。
2. 分析encrypt方法
public function encrypt($value, $serialize = true)
{
$iv = random_bytes(16); //生成一個16位的隨機字符串
// 使用openssl_encrypt把數據生成一個加密的數據
// 1、判斷需要不需要生成一個可存儲表示的值，這樣做是為了不管你的數據是數組還是字符串都能給你轉成一個字符串，不至于在判斷你傳過來的數據是數組還是字符串了。
// 2、使用openssl_encrypt。第一個參數是傳入數據，第二個參數是傳入加密方式，目前使用AES-256-CBC的加密方式，第三個參數是，返回加密后的原始數據，還是把加密的數據在經過一次base64的編碼，0的話表示base64位數據。第四個參數是項量，這個參數傳入隨機數，是為了在加密數據的時候每次的加密數據都不一樣。
$value = openssl_encrypt(
$serialize ? serialize($value) : $value,
$this->cipher, $this->key, 0, $iv
); //使用AES256加密內容
if ($value === false) {
throw new EncryptException('Could not encrypt the data.');
}
$mac = $this->hash($iv = base64_encode($iv), $value); //生成一個簽名，用來保證內容參數沒有被更改
$json = json_encode(compact('iv', 'value', 'mac')); //把隨機碼，加密內容，已經簽名，組成數組，并轉成json格式
if (! is_string($json)) {
throw new EncryptException('Could not encrypt the data.');
}
return base64_encode($json); //把json格式轉換為base64位，用于傳輸
}
上面用到了一個自定義的方法hash()，我們可以看下方法的實現。
protected function hash($iv, $value)
{
// 生成簽名
// 1、把隨機值轉為base64
// 2、使用hash_hmac生成sha256的加密值，用來驗證參數是否更改。第一個參數表示加密方式，目前是使用sha256，第二個是用隨機值連上加密過后的內容進行，第三個參數是上步使用的key。生成簽名。
return hash_hmac('sha256', $iv.$value, $this->key); /根據隨機值和內容，生成一個sha256的簽名
}
以上加密共分了三大步
1、生成隨機碼
2、生成加密內容
3、生成簽名
框架用到一個優雅的方法，使用serialize生成一個值，這個方法高雅在哪里，就是不管你得內容是數組還是字符串，都能轉換成字符串。 而使用serialize和使用json_encode的區別在哪，我想最大的好處是，你所要加密的內容比較大的時候，serialize相對于要快。
另外一個地方是，框架在加密的時候使用了一個隨機字符串。為什么要使用隨機字符串呢，因為使用了隨機字符串，使每次加密的內容都是不一樣的，防止別人猜出來。
3. 分析decrypt方法
解密數據，可以說是最復雜的一塊，不僅要進行數據的解密，而且還要保證數據的完整性，以及數據防篡改
public function decrypt($payload, $unserialize = true)
{
$payload = $this->getJsonPayload($payload); //把加密后的字符串轉換出成數組。
$iv = base64_decode($payload['iv']); //把隨機字符串進行base64解密出來
$decrypted = openssl_decrypt( //解密數據
$payload['value'], $this->cipher, $this->key, 0, $iv
);
if ($decrypted === false) {
throw new DecryptException('Could not decrypt the data.');
}
return $unserialize ? unserialize($decrypted) : $decrypted; //把數據轉換為原始數據
}
getJsonPayload方法
protected function getJsonPayload($payload)
{
$payload = json_decode(base64_decode($payload), true); //把數據轉換為原來的數組形式
if (! $this->validPayload($payload)) { //驗證是不是數組以及數組里有沒有隨機字符串，加密后的內容，簽名
throw new DecryptException('The payload is invalid.');
}
if (! $this->validMac($payload)) { //驗證數據是否被篡改
throw new DecryptException('The MAC is invalid.');
}
return $payload;
}
validPayload方法就不說了，比較簡單和基本，重點就說說validMac驗證這塊，保證數據不被篡改，這是最重要的
protected function validMac(array $payload)
{
$calculated = $this->calculateMac($payload, $bytes = random_bytes(16)); //拿數據和隨機值生成一個簽名
return hash_equals( //比對上一步生成的簽名和下面生成的簽名的hash是否一樣。
hash_hmac('sha256', $payload['mac'], $bytes, true), $calculated //根據原始數據里的簽名在新生成一個簽名
);
}
calculateMac方法是為了根據原始數據和隨機值生成一個簽名，然后用這簽名再次生成一個簽名
protected function calculateMac($payload, $bytes)
{
return hash_hmac(
'sha256', $this->hash($payload['iv'], $payload['value']), $bytes, true
);
}
以上解密共分了三大步
1、判斷數據的完整性
2、判斷數據的一致性
3、解密數據內容。
這個驗證簽名有個奇怪的地方，他并不像我們平常驗證簽名一樣。我們平常驗證簽名都是，拿原始數據和隨機值生成一個簽名，然后拿生成的簽名和原始數據的簽名進行比對來判斷是否有被篡改。
而框架卻多了一個，他用的是，通過原始數據和隨機值生成簽名后，又拿這個簽名生成了一個簽名，而要比對的也是拿原始數據里的簽名在生成一個簽名，然后進行比對。目前想不出，為什么要多幾步操作。
在加密的時候，我們把原始數據使用serialize轉換了一下，所以我們相應的也需要使用unserialize把數據轉換回來。
注意
加密時使用的openssl_encrypt里的隨機項量值是使用的原始數據raw這種二進制的值，使用openssl_decrypt解密后的值是使用的經過base64位后的隨機字符串。 解密的時候生成簽名比較的時候，不是用原來的簽名，然后根據原始數據的內容，重新生成一次簽名進行比較，而是使用原始簽名為基礎生成一個簽名，然后在拿原始數據為基礎生成的簽名，在用這個新生成的簽名重新生成了一次簽名。然后進行比較的。 AES256是加密數據，后面能夠逆向在進行解密出數據。而SHA256是生成簽名的，這個過程是不可逆的，是為了驗證數據的完整性。總結
以上就是這篇文章的全部內容了，希望本文的內容對大家的學習或者工作能帶來一定的幫助，如果有疑問大家可以留言交流，謝謝大家對綠夏網的支持。
