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使用证书对数据进行签名、验签、加密、解密以及openssl的常用方法

2016年04月20日 编程技术 暂无评论

首先要使用openssl提供的函数，PHP需要此扩展：

编译时加上此配置即可：–with-openssl=/path/to/ssl

首先看看如何对数据进行签名：

  1. // 测试数据  
  2. $data = 'If you are still new to things, we’ve provided a few walkthroughs to get you started.';  
  3.   
  4. // 私钥及密码  
  5. $privatekeyFile = '/path/to/private.key';  
  6. $passphrase = '';  
  7.   
  8. // 摘要及签名的算法  
  9. $digestAlgo = 'sha512';  
  10. $algo = OPENSSL_ALGO_SHA1;  
  11.   
  12. // 加载私钥  
  13. $privatekey = openssl_pkey_get_private(file_get_contents($privatekeyFile), $passphrase);  
  14.   
  15. // 生成摘要  
  16. $digest = openssl_digest($data, $digestAlgo);  
  17.   
  18. // 签名  
  19. $signature = '';  
  20. openssl_sign($digest, $signature, $privatekey, $algo);  
  21. $signature = base64_encode($signature);  
  22.   
  23. var_dump($signature);  

这里我们学习到了三个openssl的方法：

  1. openssl_pkey_get_private ( mixed $key [, string $passphrase = “” ] )  

此方法用于加载私钥。

$key接受的参数可以是私钥文件（协议+文件路径）或者私钥的内容。如上面代码里的方式是后者，如果换成第一种方式则是：

  1. $privatekey = openssl_pkey_get_private(“file://$privatekeyFile”, $passphrase);  

$passphrase参数为私钥的密码，如果私钥没有密码的话，可以不传或者传空,此外，这个方法还有个别名：openssl_get_privatekey。

  1. openssl_digest ( string $data , string $method [, bool $raw_output = false ] )  

此方法用于对数据进行摘要计算。

$data是需要生成摘要的数据。

$method是生成摘要的算法。摘要支持哪些算法，请参照附录1.

$raw_output表示是否返回原始数据，如果为false（默认）的话则返回binhex编码后的数据。

事实上摘要的生成可以不使用openssl的这个方法，因为其实生成摘要就是对数据进行hash，我们可以用以下代码取代摘要生成部分：

  1. <pre class="brush:php;gutter:true;first-line:1;"> if (function_exists(‘hash’)) { $digest = hash($digestAlgo, $data, TRUE); } elseif (function_exists(‘mhash’)) { $digest =mhash(constant(“MHASH_” . strtoupper($digestAlgo)), $data); } $digest = bin2hex($digest); </pre>   

使用hash方法有个好处就是支持的算法要比openssl_digest多很多。具体支持的算法可以调用hash_algos()方法查看。

  1. openssl_sign ( string $data , string &$signature , mixed $priv_key_id [, int $signature_alg = OPENSSL_ALGO_SHA1 ] )   

此方法用于对数据进行签名。 $data为需要进行签名的数据，一般为摘要。 $signature为调用成功后生成的签名.

$priv_key_id是openssl_pkey_get_private方法返回的资源标识符。 $signature_alg是签名使用的算法，默认为OPENSSL_ALGO_SHA1。支持的算法请参照附录1。

为什么要先生成摘要再签名？因为用私钥签名是比较耗时耗性能的，特别是在数据比较大的情况下。而摘要算法可以很快的生成一串很短的字符串。用这串东西去签名就快很多了。

OK,下面我们看看如何验签：

  1. // 测试数据，同上面一致  
  2. $data = 'If you are still new to things, we’ve provided a few walkthroughs to get you started.';  
  3.   
  4. // 公钥  
  5. $publickeyFile = '/path/to/public.key';  
  6.   
  7. // 摘要及签名的算法，同上面一致  
  8. $digestAlgo = 'sha512';  
  9. $algo = OPENSSL_ALGO_SHA1;  
  10.   
  11. // 加载公钥  
  12. $publickey = openssl_pkey_get_public(file_get_contents($publickeyFile));  
  13.   
  14. // 生成摘要  
  15. $digest = openssl_digest($data, $digestAlgo);  
  16.   
  17. // 验签  
  18. $verify = openssl_verify($digest, base64_decode($signature), $publickey, $algo);  
  19. var_dump($verify); // int(1)表示验签成功  

生成摘要的算法以及验签的算法必须跟签名时保持一致。

这里，我们又学习到两个新的方法：

  1. openssl_pkey_get_public ( mixed $certificate )   

这个方法用于加载公钥。

$certificate为公钥的内容。 同样，这个方法也有个别名：此外，这个方法还有个别名：openssl_get_publickey。

  1. openssl_verify ( string $data , string $signature , mixed $pub_key_id [, int $signature_alg = OPENSSL_ALGO_SHA1 ] )   

此方法用于验签,$data为用于生成签名的数据。 $signature为上一步生成的签名。 $pub_key_id为加载的公钥。 $signature_alg为验签的算法。对应签名的算法。

简单说完签名与验签，下面我们说说加密及解密。

先看看加密：

  1. // 测试数据  
  2. $data = 'If you are still new to things, we’ve provided a few walkthroughs to get you started.';  
  3.   
  4. // 公钥  
  5. $publickeyFile = '/path/to/public.key';  
  6.   
  7. // 加载公钥  
  8. $publickey = openssl_pkey_get_public(file_get_contents($publickeyFile));  
  9.   
  10. // 使用公钥进行加密  
  11. $encryptedData = '';  
  12. openssl_public_encrypt($data, $encryptedData, $publickey);  
  13.   
  14. var_dump(base64_encode($encryptedData));  

再看看解密：

  1. // 测试数据  
  2. $data = 'If you are still new to things, we’ve provided a few walkthroughs to get you started.';  
  3.   
  4. // base64_encode过的加密数据  
  5. $encryptedData = 'xxxxxxxxxx';  
  6.   
  7. // 私钥及密码  
  8. $privatekeyFile = '/path/to/private.key';  
  9. $passphrase = '';  
  10.   
  11. // 加载私钥  
  12. $privatekey = openssl_pkey_get_private(file_get_contents($privatekeyFile), $passphrase);  
  13.   
  14. // 使用公钥进行加密  
  15. $sensitiveData = '';  
  16. openssl_private_decrypt(base64_decode($encryptedData), $sensitiveData, $privatekey);  
  17.   
  18. var_dump($sensitiveData); // 应该跟$data一致  

很简单。这里我们又学到两个新的方法：

  1. openssl_public_encrypt ( string $data , string &$crypted , mixed $key [, int $padding = OPENSSL_PKCS1_PADDING ] )   

此方法用于使用公钥进行加密。

$data为需要加密的数据。

$crypted为加密后的数据。

$key为公钥。

$padding为填充方式，默认为OPENSSL_PKCS1_PADDING，还可以是如下几个值：OPENSSL_SSLV23_PADDING, OPENSSL_PKCS1_OAEP_PADDING, OPENSSL_NO_PADDING。

  1. openssl_private_decrypt ( string $data , string &$decrypted , mixed $key [, int $padding = OPENSSL_PKCS1_PADDING ] )   

此方法用于使用私钥进行解密。

$data为需要解密的数据。

$decrypted为解密后的数据。

$key为私钥。

$padding为填充方式。

目前还没弄清楚各种填充方式的使用场景。

公钥加密的数据只能用私钥进行解密，而用私钥加密的数据只能用公钥进行解密。上面的代码描述的是前者。而后者对应的方法是：openssl_private_encrypt和openssl_public_decrypt。这两个方法跟上面类似，这里不作解释。

事实上，在HTTPS里，数据的加密和解密并不是直接使用公钥和私钥进行的，而是使用另外一个密钥进行对称加密跟解密。公钥跟私钥是用来加密跟解密这个密钥的。为什么要这样做了，理由跟上面讲到的签名一样，用公钥加密大数据是比较耗时耗性能的。

附录1 签名算法：

算法 备注

OPENSSL_ALGO_DSS1 此常量在PHP 5.0.0中添加

OPENSSL_ALGO_SHA1 此常量在PHP 5.0.0中添加。为openssl_sign和openssl_verify方法的默认值。

OPENSSL_ALGO_SHA224 此常量在PHP 5.4.8中添加

OPENSSL_ALGO_SHA256 此常量在PHP 5.4.8中添加

OPENSSL_ALGO_SHA384 此常量在PHP 5.4.8中添加

OPENSSL_ALGO_SHA512 此常量在PHP 5.4.8中添加

OPENSSL_ALGO_RMD160 此常量在PHP 5.4.8中添加

OPENSSL_ALGO_MD5 此常量在PHP 5.0.0中添加

OPENSSL_ALGO_MD4 此常量在PHP 5.0.0中添加

OPENSSL_ALGO_MD2 此常量在PHP 5.0.0中添加。从PHP 5.2.13和PHP 5.3.2开始，这个常量只有在PHP编译时加入MD2的支持才有效。

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