在PHP+MySQL應用中使用XOR運算加密算法

2024-09-08 23:18:44

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【摘要】上一部分介紹了如何使用xor運算進行加密/解密的原理，本節將使用其加密用戶的登錄信息。根據上一小節介紹的xor加密算法的原理，不難寫出以下的加密解密函數。首先列出加密算法。
本文將介紹一個簡單易用的加密/解密算法:使用異或(xor)運算。本算法原理簡單，旨在使讀者對信息的加密/解密有一個更加直觀的印象。

　　xor算法原理

　　從加密的主要方法看，換位法過于簡單，特別是對于數據量少的情況很容易由密文猜出明文，而替換法不失為一種行之有效的簡易算法。

　　從各種替換法運算的特點看，異或運算最適合用于簡易加解密運算，這種方法的原理是:當一個數a和另一個數b進行異或運算會生成另一個數c，如果再將c和b進行異或運算則c又會還原為a。

　　相對于其他的簡易加密算法，xor算法的優點如下。

　　(1)算法簡單，對于高級語言很容易能實現。

　　(2)速度快，可以在任何時候、任何地方使用。

　　(3)對任何字符都是有效的，不像有些簡易加密算法，只對西文字符有效，對中文加密后再解密無法還原為原來的字符。

　　xor算法實現

　　上一部分介紹了如何使用xor運算進行加密/解密的原理，本節將使用其加密用戶的登錄信息。根據上一小節介紹的xor加密算法的原理，不難寫出以下的加密解密函數。首先列出加密算法。

1 ＜!--encrypy_xor:簡單使用xor運算的加密函數-----------------------＞
2 ＜?php
3 //加密函數
4 function myencrypt($string, $key)
5 {
6 for($i=0; $i＜strlen($string); p $i++)<>
7 {
8 for($j=0; $j＜strlen($key); p $j++)<>
9 {
10 $string[$i] = $string[$i]^$key[$j];
11 }
12 }
13 return $string;
14 }

　　第4行定義了加密函數myencrypt()，輸入參數$string為明文，而$key為密鑰;輸出為使用$key作為密鑰并使用xor加密算法產生的密文。

　　第6～12行的外層for循環對明文字符串的每一個字符進行循環，而內層的for循環(第8～11行)對明文的每一字符循環與密鑰的每一位做異或運算。其原理已經在上一小節中介紹，不再重述。

　　同樣，與加密函數類似，可以寫出下面的解密函數。

1 //解密函數
2 function mydecrypt($string, $key)
3 {
4 for($i=0; $i＜strlen($string); p $i++)<>
5 {
6 for($j=0; $j＜strlen($key); p $j++)<>
7 {
8 $string[$i] = $key[$j]^$string[$i];
9 }
10 }
11 return $string;
12 }
13 ?＞

　　第4行定義了解密函數mydecrypt ()，輸入參數$string為密文，而$key為密鑰;輸出為使用$key作為密鑰并使用xor解密算法產生的明文。

　　下面，通過一個應用示例來進一步說明加密函數的功能。

1 //示例
2 $my_password="chair";
3 echo "my_password = $my_password";
4 $my_key="1234567890";
5 $my_password_en=myencrypt($my_password,$my_key);
6 echo "my_password_en = $my_password_en";
7 $my_password_de=mydecrypt($my_password_en,$my_key);
8 echo "my_password_de = $my_password_de";

　　第3行首先定義了一個明文$my_password，然后在第4行定義密鑰$my_key。

　　第5、6行分別調用加密函數生成密文并輸出;反過來，又在第7、8行將密文解密。

　　上面示例的運行結果如下。

　　my_password = chair

　　my_password_en = rypxc

　　my_password_de = chair

　　用xor算法實現身份驗證

　　上兩部分分別介紹了使用xor運算進行信息加密/解密的原理和實現，下面，將使用這一方法來對用戶的登錄密碼進行加密。本例中，為了保護用戶的密碼，系統想要達到的目的如下。

　　·在用戶注冊時，用戶需要添寫用戶密碼表單。

　　·除用戶本人之外，其他任何人都無法獲取其密碼信息，包括系統設計者和數據庫管理員。

　　·系統能根據用戶輸入的密碼驗證用戶的合法性。

　　為了達到以上目的，使用xor算法時可以選擇用戶名作為明文，而密鑰是用戶自定義的密碼，然后將加密后的用戶名存儲在數據庫中。

　　另外，在用戶登錄的時候，有以下兩種方式來驗證合法用戶。

　　(1)根據其提交的用戶名(明文)和密碼(密鑰)信息重新加密，并使用加密后的信息與數據庫中存儲的密碼信息進行比較，如果相等，則用戶合法，否則，為非法用戶。

　　(2)根據數據庫中存儲的密碼信息(明文)和用戶輸入的密碼(密鑰)信息進行解密，并把加密后的信息與用戶提交的用戶名進行比較，如果相等，則用戶合法，否則，為非法用戶。

　　兩種方式都可以實現第3個目的，本例，將采用第2種方式。本例的實現代碼可在18.4.1節“用戶登錄”和18.4.2節“檢查用戶”的實現基礎之上實現，其中“用戶登錄”頁面無需變化，“檢查用戶”的實現參考如下。

1 ＜?php
2 session_start(); //裝載session庫，一定要放在首行
3 $user_name=$_post["user_name"];
4 session_register("user_name"); //注冊$user_name變量,注意沒有$符號
5
6 require_once("sys_conf.inc"); //系統配置文件，包含數據庫配置信息
7 require_once("encrypy_xor.php"); //包含xor加密函數文件
8
9 //連接數據庫
10 $link_id=mysql_connect($dbhost,$dbuser,$dbpwd);
11 mysql_select_db($dbname); //選擇數據庫my_chat
12
13 //查詢是否存在登錄用戶信息
14 $str="select name,password from user where name ='$user_name'";
15 $result=mysql_query($str,$link_id); //執行查詢
16 @$rows=mysql_num_rows($result); //取得查詢結果的記錄筆數
17 $user_name=$_session["user_name"];
18 $password=$_post["password"];
19 $password_en=myencrypt($user_name,$password); //加密用戶信息
20
21 //對于老用戶
22 if($rows!=0)
23 {
24 list($name,$pwd)=mysql_fetch_row($result);
25 $password_de=mydecrypt($pwd,$password); //解密用戶信息
26
27 //如果密碼輸入正確
28 if($user_name==$password_de)
29 {
30 $str="update user set is_online =1 where name ='$user_name' and password='$password_en'";
31 $result=mysql_query($str, $link_id); //執行查詢
32 require("main.php"); //轉到聊天頁面
33 }
34 //密碼輸入錯誤
35 else
36 {
37 require("relogin.php");
38 }
39 }
40 //對于新用戶，將其信息寫入數據庫
41 else
42 {
43 $str="insert into user (name,password,is_online) values('$user_name', '$password_en',1)";
44 $result=mysql_query($str, $link_id); //執行查詢
45 require("main.php"); //轉到聊天頁面
46 }
47 //關閉數據庫
48 mysql_close($link_id);
49 ?＞

　　第7行引入了加密函數文件encrypy_xor.php，包括上一小節介紹的兩個函數。

　　第19行，使用用戶提交的用戶名和密碼得到加密后的密碼值，并且對于新用戶，在第44行將這個加密后的值存儲在數據庫中。

　　另外，對于老用戶，在第24獲取數據庫中用戶名和加密后的密碼信息，并在25行利用這兩個值進行解密，然后在第28行通過比較解密后的值與用戶提交的用戶名信息來檢查用戶的合法性。

　　自動生成密鑰

　　上一部分介紹了如何使用xor加密算法進行對用戶信息的加密，其中，用戶所輸入的口令信息實際上成為了加密算法中的密鑰，而用戶名作為明文使用，雖然這能很好地完成功能，但是在邏輯上，這種方法似乎有些不合理。

　　本文將介紹一種自動生成密鑰的技術，可以使用自動生成的密鑰對用戶提交的密碼明文加密，使邏輯更加合理一些。

　　本例，假設生成的密鑰為512位。代碼如下。

1 ＜!--keygen.php:自動生成密鑰------------------------------------＞
2 ＜?php
3
4 //自動生成長度為$len的密鑰
5 function generate_key($len)
6 {
7 $lowerbound = 35 ;
8 $upperbound = 96 ;
9 $strmykey = "";
10
11 for($i=1;$i<=$len;$i++)
12 {
13 $rnd=rand(0,100); //產生隨機數
14 $k = (($upperbound - $lowerbound) + 1) * $rnd + $lowerbound;
15 $strmykey=$strmykey.$k;
16 }
17 return $strmykey;
18 }
19
20 //將密鑰寫入文件$file_name
21 function write_key($key,$file_name)
22 {
23 $filename="c:/key.txt";
24 $key=generate_key($key,512);
25
26 //使用添加模式打開$filename，文件指針將會在文件的末尾
27 if(!$handle=fopen($filename,'w'))
28 {
29 print"不能打開文件$filename";
30 exit;
31 }
32
33 //將$key寫入到我們打開的文件中。
34 if(!fwrite($handle,$key))
35 {
36 print"不能寫入到文件$filename";
37 exit;
38 }
39 fclose($handle);
40 }
41
42 //讀取密鑰文件中的密鑰
43 function get_key($file_name)
44 {
45 //打開文件
46 $fp = fopen ($file_name, "r");
47 $result="";
48 //逐行讀取
49 while (!feof($fp))
50 {
51 $buffer = fgets($fp, 4096);
52 $result=$result.$buffer;
53 }
54 return $result;
55 }
56
57 ///*
58 $keylocation = "c:/key.txt"; //保存密鑰的文件
59 $key="123456";
60 write_key($key,$keylocation);
61 echo get_key($keylocation);
62 //*/
63 ?＞