yii2中关于加密解密的那些事儿

前言

Yii提供了方便的帮助函数来让你用一个安全秘钥来加密解密数据。数据通过加密函数进行传输，这样只有拥有安全秘钥的人才能解密。比如，我们需要存储一些信息到我们的数据库中，但是，我们需要保证只有拥有安全秘钥的人才能看到它（即使应用的数据库泄露）。

大家也都知道，我们做程序的时候，加密解密是绕不开的话题，使用yii2开发应用的时候，都内置了哪些有关加密解密（安全）方便的支持那？本文将为你揭晓。

相关环境

• 操作系统及IDE macOS 10.13.1 & PhpStorm2018.1.2
• 软件版本 PHP7.1.8 Yii2.0.14

在yii2中，管理加密解密的库叫做Security，它以yii2组件的形式存在，因此你可以通过Yii::$app->security来获取并使用它。

Security组件源代码位置如下

vendor/yiisoft/yii2/base/Security.php

Security组件一共有15个与加密解密（&编码）相关的公共方法，我们先来列一个清单。

• encryptByPassword
• encryptByKey
• decryptByPassword
• decryptByKey
• hkdf
• pbkdf2
• hashData
• validateData
• generateRandomKey
• generateRandomString
• generatePasswordHash
• validatePassword
• compareString
• maskToken
• unmaskToken

我想有一些你一定没见过，没关系，我们一一去了解。

generateRandomString

之所以先说generateRandomString是因为它最常用，起码我是这样。

public function generateRandomString($length = 32){...}

生成一个随机的字符串，参数$length代表这个字符串的长度，默认32位。值得说明的是这个字符串的取值为范围是[A-Za-z0-9_-]。

generatePasswordHash & validatePassword

generatePasswordHash & validatePassword经常被用来加密用户密码以及对密码是否正确的验证，自从MD5可能被碰撞后，我们用yii2开发应用的时候，generatePasswordHash函数对密码进行加密就成为首选了，它调用了crypt函数。

一般用法如下

// 使用generatePasswordHash为用户的密码加密，$hash存储到库中
$hash = Yii::$app->getSecurity()->generatePasswordHash($password);

// 使用validatePassword对密码进行验证
if(Yii::$app->getSecurity()->validatePassword($password, $hash)){
 // 密码正确
}else{
 // 密码错误
}

generateRandomKey

和generateRandomString类似，生成一个随机的串，参数为长度，默认为32位，区别在于generateRandomKey生成的不是ASCII。

简单的说 generateRandomString 约等于 base64_encode(generateRandomKey)。

encryptByPassword & decryptByPassword

编码和解码函数，使用一个秘钥对数据进行编码，然后通过此秘钥在对编码后的数据进行解码。

例子

$dat = Yii::$app->security->encryptByPassword("hello","3166886");
echo Yii::$app->security->encryptByPassword($dat,"3166886");// hello

要注意，通过上面得到的编码后的数据不是ASCII，可以通过base64_encode和base64_decode在外层包装下。

encryptByKey & decryptByKey

同样是一组编码和解码函数，比通过密码的方式要快。函数声明为

public function encryptByKey($data, $inputKey, $info = null){}

public function decryptByKey($data, $inputKey, $info = null){}

encryptByKey & decryptByKey 存在着第三个参数，比如我们可以传递会员的ID等，这样此信息将和$inputKey一起作为加密解密的钥匙。

hkdf

使用标准的 HKDF 算法从给定的输入键中导出一个键。在PHP7+使用的是hash_hkdf方法，小于PHP7使用hash_hmac方法。

pbkdf2

使用标准的 PBKDF2 算法从给定的密码导出一个密钥。该方法可以用来进行密码加密，不过yii2有更好的密码加密方案 generatePasswordHash。

hashData和validateData

有的时候为了防止内容被篡改，我们需要对数据进行一些标记，hashData和validateData就是完成这个任务的组合。

hashData 用来对原始数据进行加数据前缀，比如如下代码

$result = Yii::$app->security->hashData("hello",'123456',false);
// ac28d602c767424d0c809edebf73828bed5ce99ce1556f4df8e223faeec60eddhello

你看到了在hello的前面多了一组字符，这组字符会随着原始数据的不同而变化。这样我们就对数据进行了特殊的防止篡改标记，接下来是validateData上场了。

注意：hashData的第三个参数代表生成的哈希值是否为原始二进制格式. 如果为false, 则会生成小写十六进制数字.

validateData 对已经加了数据前缀的数据进行检测，如下代码

$result = Yii::$app->security->validateData("ac28d602c767424d0c809edebf73828bed5ce99ce1556f4df8e223faeec60eddhello",'123456',false);
// hello

如果返回了原始的字符串则表示验证通过，否则会返回假。

validateData 函数的第三个参数应该与使用  hashData() 生成数据时的值相同. 它指示数据中的散列值是否是二进制格式. 如果为false, 则表示散列值仅由小写十六进制数字组成. 将生成十六进制数字.

compareString

可防止时序攻击的字符串比较，用法非常简单。

Yii::$app->security->compareString("abc",'abc');

结果为真则相等，否则不相等。

那么什么是时序攻击那？我来举一个简单的例子。

if($code == Yii::$app->request->get('code')){
 
}

上面的比较逻辑，两个字符串是从第一位开始逐一进行比较的，发现不同就立即返回 false，那么通过计算返回的速度就知道了大概是哪一位开始不同的，这样就实现了电影中经常出现的按位破解密码的场景。

而使用 compareString 比较两个字符串，无论字符串是否相等，函数的时间消耗是恒定的，这样可以有效的防止时序攻击。

maskToken && unmaskToken

maskToken用于掩盖真实token且不可以压缩，同一个token最后生成了不同的随机令牌，在yii2的csrf功能上就使用了maskToken，原理并不复杂，我们看下源码。

public function maskToken($token){
 $mask = $this->generateRandomKey(StringHelper::byteLength($token));
 return StringHelper::base64UrlEncode($mask . ($mask ^ $token));
}

而unmaskToken目的也很明确，用于得到被maskToken掩盖的token。

接下来我们看一个例子代码

$token = Yii::$app->security->maskToken("123456");
echo Yii::$app->security->unmaskToken($token);// 结果为 123456

最后我们总结下

• 加密/解密: encryptByKey()、decryptByKey()、 encryptByPassword() 和 decryptByPassword()；
• 使用标准算法的密钥推导: pbkdf2() 和 hkdf();
• 防止数据篡改: hashData() 和 validateData();
• 密码验证: generatePasswordHash() 和 validatePassword()