Сначала всех читателей и посетителей нашего блога хотелось бы поздравить с наступившими новогодними праздниками и еще раз пожелать здоровья, удачи и успехов во всех делах!

Сегодня я начну рассматривать тему шифрования, которая ни разу еще не была рассмотрена в нашем блоге. Но начну я не с расширений PECL и встроенных возможностей в PHP, а с простого алгоритма шифрования под названием TEA, а точнее предоставлю совсем небольшую библиотеку для симметричного шифрования для модификации этого алгоритма под названием XXTEA.

Кстати, о симметричности. Для тех, кто не знает: шифрование бывает симметричным и асимметричным. Не будем пока забивать голову различиями. О них мы поговорим в одной из следующих статей. Скажу лишь пока только, что асимметричное шифрование предназначено для обмена информацией между источником и приемником и требует для своей работы два ключа – открытый и закрытый. Асимметричные шифры обычно работают медленнее. Симметричное же шифрование требует для шифрования один единственный ключ и в основном используется для шифрования файлов и информации, хранимой на различных источниках.

Алгоритм TEA

По определению википедии, Tiny Encryption Algorithm (TEA) — блочный алгоритм шифрования типа «Сеть Фейстеля», представленный в 1994 году Дэвидом Уилером (David Wheeler) и Роджером Нидхэмом (Roger Needham).

У этого алгоритма в чистом виде были найдены уязвимости, поэтому у него существуют две усовершенствованные модификации: XTEA и XXTEA (закрывает недостатки XTEA). XXTEA является на момент написания статьи последней модификацией, поэтому мы будем рассматривать именно ее.

Вообще, про шифрование можно сказать очень многое – например, о длинах ключей (кстати, длина ключа в XXTEA = 128 бит) или режимах шифрования. Но все это в будущих статьях

Реализация XXTEA

Реализацию алгоритма XXTEA можно найти для множества языков программирования на просторах Интернета, но для PHP чистую реализацию (без использования PECL) я нашел только у китайцев – на страничке http://i-novice.net/gout/DkIQRQgcSxMSRxkGWFxZAgxSVBoAWhpLUVZAT1cEAEhXGAxBX18=/

Спасибо китайским ребятам!

Вот небольшой PHP-код, позволяющий шифровать данные алгоритмом XXTEA:

<?php
/* XXTEA encryption arithmetic library.
*
* Copyright (C) 2006 Ma Bingyao <andot@ujn.edu.cn>
* Version:      1.5
* LastModified: Dec 5, 2006
* This library is free.  You can redistribute it and/or modify it.
*/

function long2str($v, $w) {
    $len = count($v);
    $n = ($len - 1) << 2;
    if ($w) {
        $m = $v[$len - 1];
        if (($m < $n - 3) || ($m > $n)) return false;
        $n = $m;
    }
    $s = array();
    for ($i = 0; $i < $len; $i++) {
        $s[$i] = pack("V", $v[$i]);
    }
    if ($w) {
        return substr(join('', $s), 0, $n);
    } else {
        return join('', $s);
    }
}

function str2long($s, $w) {
    $v = unpack("V*", $s. str_repeat("\0", (4 - strlen($s) % 4) & 3));
    $v = array_values($v);
    if ($w) {
        $v[count($v)] = strlen($s);
    }
    return $v;
}

function int32($n) {
    while ($n >= 2147483648) $n -= 4294967296;
    while ($n <= -2147483649) $n += 4294967296;
    return (int)$n;
}

function xxtea_encrypt($str, $key) {
    if ($str == "") {
        return "";
    }
    $v = str2long($str, true);
    $k = str2long($key, false);
    if (count($k) < 4) {
        for ($i = count($k); $i < 4; $i++) {
            $k[$i] = 0;
        }
    }
    $n = count($v) - 1;

    $z = $v[$n];
    $y = $v[0];
    $delta = 0x9E3779B9;
    $q = floor(6 + 52 / ($n + 1));
    $sum = 0;
    while (0 < $q--) {
        $sum = int32($sum + $delta);
        $e = $sum >> 2 & 3;
        for ($p = 0; $p < $n; $p++) {
            $y = $v[$p + 1];
            $mx = int32((($z >> 5 & 0x07ffffff) ^ $y << 2) + (($y >> 3 & 0x1fffffff) ^ $z << 4)) ^ int32(($sum ^ $y) + ($k[$p & 3 ^ $e] ^ $z));
            $z = $v[$p] = int32($v[$p] + $mx);
        }
        $y = $v[0];
        $mx = int32((($z >> 5 & 0x07ffffff) ^ $y << 2) + (($y >> 3 & 0x1fffffff) ^ $z << 4)) ^ int32(($sum ^ $y) + ($k[$p & 3 ^ $e] ^ $z));
        $z = $v[$n] = int32($v[$n] + $mx);
    }
    return long2str($v, false);
}

function xxtea_decrypt($str, $key) {
    if ($str == "") {
        return "";
    }
    $v = str2long($str, false);
    $k = str2long($key, false);
    if (count($k) < 4) {
        for ($i = count($k); $i < 4; $i++) {
            $k[$i] = 0;
        }
    }
    $n = count($v) - 1;

    $z = $v[$n];
    $y = $v[0];
    $delta = 0x9E3779B9;
    $q = floor(6 + 52 / ($n + 1));
    $sum = int32($q * $delta);
    while ($sum != 0) {
        $e = $sum >> 2 & 3;
        for ($p = $n; $p > 0; $p--) {
            $z = $v[$p - 1];
            $mx = int32((($z >> 5 & 0x07ffffff) ^ $y << 2) + (($y >> 3 & 0x1fffffff) ^ $z << 4)) ^ int32(($sum ^ $y) + ($k[$p & 3 ^ $e] ^ $z));
            $y = $v[$p] = int32($v[$p] - $mx);
        }
        $z = $v[$n];
        $mx = int32((($z >> 5 & 0x07ffffff) ^ $y << 2) + (($y >> 3 & 0x1fffffff) ^ $z << 4)) ^ int32(($sum ^ $y) + ($k[$p & 3 ^ $e] ^ $z));
        $y = $v[0] = int32($v[0] - $mx);
        $sum = int32($sum - $delta);
    }
    return long2str($v, true);
}
?>

Пример шифрования/дешифрования

В представленном коде мы видим, что у нас есть в распоряжении две функции: xxtea_encrypt и xxtea_decrypt. Остальные функции носят вспомогательный характер. Конечно, можно было бы эту реализацию вынести в отдельный класс, но оставим все как есть.

Пробуем зашифровать и сразу расшифровать текстовую строку:

require_once 'xxtea.inc.php';
$cipher = xxtea_encrypt('My test string', 'My test password');
echo xxtea_decrypt($cipher, 'My test password');

При выводе получаем: My test string

Стоит нам изменить ключ при расшифровке, при выводе мы не получим ничего, т.к. ключ задан неверно. Длина ключа может быть не более 128 бит, т.е. 16 байт. Поэтому если мы зададим в качестве второго аргумента функции xxtea_encrypt/xxtea_decrypt значение длиной больше 16 байт, она примет во внимание только первые 16 байт. Поэтому здесь нужно быть внимательным.

Таким же образом с легкостью можно шифровать содержимое файла.

Секретный ключ всегда следует хранить отдельно от шифра, иначе весь смысл шифрования конечно теряется. На то он и секретный, что его должен знать только тот, кто зашифровал, чтобы впоследствии обратить шифр.

В следующих статьях мы также затронем тему шифрования – не менее интересные возможности языка PHP и его расширений.

Скачать пример к статье: xxtea.zip (1,21 Кб)