PHP官方现代化核心加密库 Sodium
概述
Sodium crypto library是一个现代化的，易于使用的软件库，用于加密，解密，签名，密码散列等。
Sodium 出现的目的也是为了代替 Mcrypt 这个原来的加密扩展。在 PHP7.2 之后，Mcrypt 已经被移除，在 PHP7.1 时就已经被标记为过时。不过，Sodium 扩展的应用也并不是很多，大部分情况下我们都会使用 OpenSSL 来进行加密操作，同时，Sodium 扩展提供的函数也非常多
Sodium 扩展在 PHP7.2 后是跟随 PHP 源码一起发布的，只需要在编译的时候加上--with-sodium即可安装成功。如果是 PHP7.2 之前的版本，需要单独安装这个扩展。同时，操作系统中也需要安装 libsodium-devel 库.
安装
sudo pecl install -f libsodium
以下表示安装成功
Build process completed successfully
Installing '/usr/local/php-7.4/lib/php/extensions/no-debug-non-zts-20190902/sodium.so'
install ok: channel://pecl.php.net/libsodium-2.0.23
configuration option "php_ini" is not set to php.ini location
You should add "extension=sodium.so" to php.ini
安装错误
checking for libsodium... configure: error: Please install libsodium - See https://github.com/jedisct1/libsodium
ERROR: `/tmp/pear/temp/libsodium/configure --with-php-config=/usr/local/php-7.4/bin/php-config' failed
请安装扩展系统扩展库libsodium-dev
sudo apt install libsodium-dev
Reading package lists... Done
Building dependency tree
Reading state information... Done
The following NEW packages will be installed:
libsodium-dev
0 upgraded, 1 newly installed, 0 to remove and 254 not upgraded.
Need to get 160 kB of archives.
After this operation, 760 kB of additional disk space will be used.
Get:1 http://mirrors.cloud.aliyuncs.com/ubuntu bionic/main amd64 libsodium-dev amd64 1.0.16-2 [160 kB]
Fetched 160 kB in 0s (1,514 kB/s)
Selecting previously unselected package libsodium-dev:amd64.
(Reading database ... 161808 files and directories currently installed.)
Preparing to unpack .../libsodium-dev_1.0.16-2_amd64.deb ...
Unpacking libsodium-dev:amd64 (1.0.16-2) ...
Setting up libsodium-dev:amd64 (1.0.16-2) ...
修改php.ini
extension=sodium.so
查看模块
php -m |grep sodium
sodium
简单使用
加密
<?php
/**
* @desc libsodium
* @author Tinywan(ShaoBo Wan)
* @date 2024/8/14 22:45
*/
require '../vendor/autoload.php';
$secretKey = sodium_crypto_secretbox_keygen();
$message = 'Sensitive 开源技术小栈';
$nonce = random_bytes(SODIUM_CRYPTO_SECRETBOX_NONCEBYTES);
$encryptedMessage = sodium_crypto_secretbox($message, $nonce, $secretKey);
var_dump($encryptedMessage);
输出
string(44) "�̥|}3�¢ҥ[zm n\ƮV½¯C"
解密
$decryptedMessage = sodium_crypto_secretbox_open($encryptedMessage, $nonce, $secretKey);
var_dump($decryptedMessage);
输出
string(28) "Sensitive 开源技术小栈"
随机数据
在使用密码学时，经常需要随机字节或整数用于各种目的（加密密钥，随机数等）。具体来说，您需要使用密码学安全随机数生成器（CSPRNG）.一个通用的随机数生成器是不够的。
随机字节
如果你需要一个由随机字节组成的字符串，你可以使用\Sodium\randombytes_buf()。
$string = \Sodium\randombytes_buf($num_bytes);
如果将num_bytes设置为32，则string将是一个32字节的字符串，每个字节将是0到255之间的随机值的字符表示。
随机整数
如果你需要一个在0和一个特定上限之间的均匀分布的随机整数，你可以使用\Sodium\randombytes_uniform（）。
例如，如果您需要一个介于1和100之间的数字：
$int = \Sodium\randombytes_uniform(100) + 1;
请注意，在上面的例子中，$int的可能值范围从1到100，因为\Sodium\randombytes_uniform将返回0到99之间的随机整数。100不包括在\Sodium\randombytes_uniform（100）的可能输出值中。
随机16位整数
返回一个介于0和65535（含）之间的整数，服从均匀分布。
$tcp_port = \Sodium\randombytes_random16();
对称加密算法 AEAD_AES_256_GCM
对数据进行 AES-256-GCM 加密和解密。可以使用 openssl 和 sodium 扩展来实现加密，它们都支持 AES-256-GCM 算法，下面将给出两种扩展的代码示例。
微信支付最新的 V3 版本接口，微信返回的报文中，如果涉及敏感信息，是需要基于 AEAD_AES_256_GCM 进行解密的。在官方文档中，也提供了 PHP 对应的解密方式，其中使用的就是 Sodium 扩展库中的函数。
如何解密证书和回调报文：https://pay.weixin.qq.com/docs/merchant/development/interface-rules/certificate-callback-decryption.html#_2-%E8%A7%A3%E5%AF%86
Sodium 扩展实现
<?php
/**
* @desc 对称加密算法 AES-256-GCM 代码示例
* @author Tinywan(ShaoBo Wan)
* @date 2024/8/14 9:15
*/
declare(strict_types=1);
/**
* @desc 加密
* @param string $data
* @param string $keygen
* @param string $aad
* @return array
* @throws SodiumException
* @throws \Random\RandomException
* @author Tinywan(ShaoBo Wan)
*/
function aes256gcm_encrypt(string $data, string $keygen, string $aad = ''): array
{
$iv = random_bytes(SODIUM_CRYPTO_AEAD_AES256GCM_NPUBBYTES);
$encrypt = sodium_crypto_aead_aes256gcm_encrypt($data, $aad, $iv, $keygen);
return [
'iv' => sodium_bin2base64($iv, SODIUM_BASE64_VARIANT_ORIGINAL),
'aad' => sodium_bin2base64($aad, SODIUM_BASE64_VARIANT_ORIGINAL),
'cipher_text' => sodium_bin2base64($encrypt, SODIUM_BASE64_VARIANT_ORIGINAL),
];
}
/**
* @desc 解密
* @param array $secretData
* @param string $keygen
* @return false|string
* @throws SodiumException
* @author Tinywan(ShaoBo Wan)
*/
function aes256gcm_decrypt(array $secretData, string $keygen)
{
$iv = sodium_base642bin($secretData['iv'], SODIUM_BASE64_VARIANT_ORIGINAL);
$aad = sodium_base642bin($secretData['aad'], SODIUM_BASE64_VARIANT_ORIGINAL);
$cipherText = sodium_base642bin($secretData['cipher_text'], SODIUM_BASE64_VARIANT_ORIGINAL);
return sodium_crypto_aead_aes256gcm_decrypt($cipherText, $aad, $iv, $keygen);
}
/**
* @desc 主函数
* @return void
* @throws SodiumException
* @throws \Random\RandomException
* @author Tinywan(ShaoBo Wan)
*/
function main()
{
if (!sodium_crypto_aead_aes256gcm_is_available()) {
exit('Not support AES-256-GCM');
}
// 生成AES-256-GCM的密钥
$keygen = sodium_crypto_aead_aes256gcm_keygen();
// 加密原文内容
$data = '开源技术小栈';
$secretData = aes256gcm_encrypt($data, $keygen, 'tinywan');
// 解密
$plainText = aes256gcm_decrypt($secretData, $keygen);
echo '[x] 加密原文：' .$data.PHP_EOL;
echo '[x] 密文数据：' . json_encode($secretData) .PHP_EOL;
echo '[x] 解密原文：' .$plainText.PHP_EOL;
}
main();
执行结果
[x] 加密原文：开源技术小栈
[x] 密文数据：{"iv":"KGMwg3PKlihp46qo","aad":"dGlueXdhbg==","cipher_text":"6oRb78FP33byDBhlBc0g6e7DYH0k3Oiethup+4YeWPN4Xw=="}
[x] 解密原文：开源技术小栈
Openssl扩展实现
<?php
/**
* @desc openssl.php
* @author Tinywan(ShaoBo Wan)
* @date 2024/8/14 9:22
*/
declare(strict_types=1);
/**
* @desc 加密
* @param string $data
* @param string $keygen
* @param string $aad
* @return array
* @throws \Random\RandomException
* @author Tinywan(ShaoBo Wan)
*/
function aes256gcm_encrypt(string $data, string $keygen, string $aad = ''): array
{
$cipher = 'aes-256-gcm';
$ivLen = openssl_cipher_iv_length($cipher);
$iv = random_bytes($ivLen);
$encrypt = openssl_encrypt($data, $cipher, $keygen, OPENSSL_RAW_DATA, $iv, $tag, $aad);
return [
'iv' => base64_encode($iv),
'tag' => base64_encode($tag),
'aad' => base64_encode($aad),
'cipher_text' => base64_encode($encrypt),
];
}
/**
* @desc 解密
* @param array $secretData
* @param string $keygen
* @return false|string
* @author Tinywan(ShaoBo Wan)
*/
function aes256gcm_decrypt(array $secretData, string $keygen)
{
$iv = base64_decode($secretData['iv']);
$tag = base64_decode($secretData['tag']);
$aad = base64_decode($secretData['aad']);
$cipherText = base64_decode($secretData['cipher_text']);
$cipher = 'aes-256-gcm';
return openssl_decrypt($cipherText, $cipher, $keygen, OPENSSL_RAW_DATA, $iv, $tag, $aad);
}
/**
* @desc 主函数
* @return void
* @throws SodiumException
* @throws \Random\RandomException
* @author Tinywan(ShaoBo Wan)
*/
function main()
{
// AES-256-GCM需要32字节的密钥
$keygen = bin2hex(random_bytes(16));
// 加密
$data = '开源技术小栈';
$secretData = aes256gcm_encrypt($data, $keygen, 'tinywan');
// 解密
$plainText = aes256gcm_decrypt($secretData, $keygen);
echo '[x] 加密原文：' . $data . PHP_EOL;
echo '[x] 密文数据：' . json_encode($secretData) . PHP_EOL;
echo '[x] 解密原文：' . $plainText . PHP_EOL;
}
main();
执行结果
[x] 加密原文：开源技术小栈
[x] 密文数据：{"iv":"CUit1bBOIOOM4Oaa","tag":"hlyP0MpykCNekBd1Kkobdw==","aad":"dGlueXdhbg==","cipher_text":"ToKc2+rVh8udQa\/bUtKodoC+"}
[x] 解密原文：开源技术小栈
AAD参数（Additional Authenticated Data）
在上面的代码示例中，可以看到在加密的时候有一个$aad参数，如果在加密的时候使用了这个参数，那么在解密时也需要使用同样的AAD值才能成功解密。
什么时候会需要用到AAD呢？
用户Tinywan在微信公众号上写了一篇私密文章，微信公众号使用 AES-256-GCM 加密了这篇文章，然后存储到了数据库里，AAD的取值是Tinywan的用户ID。
后续如果Tinywan去查看这篇文章，微信公众号会使用Tinywan的用户ID（AAD值）去解密，因为解密的AAD值与加密的AAD值相同，所以可以成功解密。
然后有一个黑客ShaoBoWan，他也向微信公众号发出解密这篇文章的请求，微信公众号就会使用ShaoBoWan的用户ID作为AAD去解密这篇文章，但因为AAD值错误，肯定是解密不了的，所以这时候AAD的作用就体现了出来。
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原始发表：2024-08-15，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除
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