php迁移Mcrypt至OpenSSL加密算法的详细介绍（代码示例）

对称加解密算法中，当前最为安全的是 AES 加密算法（以前应该是是 DES 加密算法），PHP 提供了两个可以用于 AES 加密算法的函数簇：Mcrypt 和 OpenSSL。

其中 Mcrypt 在 PHP 7.1.0 中被 Deprecated，在 PHP 7.2.0 中被移除，所以即可起你应该使用 OpenSSL 来实现 AES 的数据加解密。

在一些场景下，我们不能保证两套通信系统都使用了相函数簇去实现加密算法，可能 siteA 使用了最新的 OpenSSL 来实现了 AES 加密，但作为第三方服务的 siteB 可能仍在使用 Mcrypt 算法，这就要求我们必须清楚 Mcrypt 同 OpenSSL 之间的差异，以便保证数据加解密的一致性。

下文中我们将分别使用 Mcrypt 和 OpenSSL 来实现 AES-128/192/256-CBC 加解密，二者同步加解密的要点为：

1、使用何种填充算法。Mcrypt 自动使用 NUL("//0")，OpenSSL 自动使用 PKCS7。

2、否对数据做了base64编码处理。Mcrypt 默认不使用 base64 编码（虽然我们很建议使用），OpenSSL 默认使用 base64编码。

协同好以上两点，就可以让 Mcrypt 和 OpenSSL 之间一致性的对数据进行加解密。

AES 概述

AES 是当前最为常用的安全对称加密算法，关于对称加密这里就不在阐述了。

AES 有三种算法，主要是对数据块的大小存在区别：

AES-128：需要提供 16 位的密钥 key

AES-192：需要提供 24 位的密钥 key

AES-256：需要提供 32 位的密钥 key

填充算法

AES 是按数据块大小（128/192/256）对待加密内容进行分块处理的，会经常出现最后一段数据长度不足的场景，这时就需要填充数据长度到加密算法对应的数据块大小。

主要的填充算法有填充 NUL("0") 和 PKCS7，Mcrypt 默认使用的 NUL("0") 填充算法，当前已不被推荐，OpenSSL 则默认模式使用 PKCS7 对数据进行填充并对加密后的数据进行了 base64encode 编码，所以建议开发中使用 PKCS7 对待加密数据进行填充，已保证通用性（alipay sdk 中虽然使用了 Mcrypt 加密簇，但使用 PKCS7 算法对数据进行了填充，这样在一定程度上亲和了 OpenSSL 加密算法）。

NUL("/0") 填充算法

Mcrypt 的默认填充算法。NUL 即为 Ascii 表的编号为 0 的元素，即空元素，转移字符是 "/0"，PHP 的 pack 打包函数在 'a' 模式下就是以 NUL 字符对内容进行填充的，当然，使用 "/0" 手动拼接也是可以的。

1. /**
2.  
3.  * NUL("/0")填充算法
4.  
5.  * @param string $source
6.  
7.  * @return string
8.  
9.  */
10.  
11. function addZeroPadding($source, $cipher = MCRYPT_RIJNDAEL_128, $mode = MCRYPT_MODE_CBC) 
12.  
13. { 
14.  
15.     $source = trim($source); 
16.  
17.     // openssl 并没有提供加密cipher对应的数据块大小的api这点比较坑
18.  
19.     $block = mcrypt_get_block_size($cipher, $mode); 
20.  
21.     $pad   = $block - (strlen($source) % $block); 
22.  
23.     if ($pad <= $block) { 
24.  
25.         // $source .= str_repeat("/0", $pad);//KISS写法
26.  
27.         // pack 方法 a 模式使用 NUL("/0") 对内容进行填充  A 模式则使用空白字符填充
28.  
29.         $source .= pack("a{$pad}", ""); //高端写法
30.  
31.     } 
32.  
33.     return $source; 
34.  
35. } 
36.  
37.  
38.  
39. /**
40.  
41.  * NUL("/0")填充算法移除
42.  
43.  * @param string $source
44.  
45.  * @return string
46.  
47.  */
48.  
49. function stripZeroPadding($source) 
50.  
51. { 
52.  
53.     return rtrim($source, "/0"); 
54.  
55. } 

PKCS7 填充算法

OpenSSL的默认填充算法。下面我们给出 PKCS7 填充算法 PHP 的实现：

1. /**
2.  
3.  * PKCS7填充算法
4.  
5.  * @param string $source
6.  
7.  * @return string
8.  
9.  */
10.  
11. function addPKCS7Padding($source, $cipher = MCRYPT_RIJNDAEL_128, $mode = MCRYPT_MODE_CBC) 
12.  
13. { 
14.  
15.     $source = trim($source); 
16.  
17.     $block  = mcrypt_get_block_size($cipher, $mode); 
18.  
19.     $pad    = $block - (strlen($source) % $block); 
20.  
21.     if ($pad <= $block) { 
22.  
23.         $char = chr($pad); 
24.  
25.         $source .= str_repeat($char, $pad); 
26.  
27.     } 
28.  
29.     return $source; 
30.  
31. } 
32.  
33.  
34.  
35. /**
36.  
37.  * 移去PKCS7填充算法
38.  
39.  * @param string $source
40.  
41.  * @return string
42.  
43.  */
44.  
45. function stripPKSC7Padding($source) 
46.  
47. { 
48.  
49.     $source = trim($source); 
50.  
51.     $char   = substr($source, -1); 
52.  
53.     $num    = ord($char); 
54.  
55.     if ($num == 62) { 
56.  
57.         return $source; 
58.  
59.     } 
60.  
61.  
62.  
63.     $source = substr($source, 0, -$num); 
64.  
65.     return $source; 
66.  
67. } 

Mcrypt

默认使用 NUL("/0") 自动对待加密数据进行填充以对齐加密算法数据块长度。

获取 mcrypt 支持的算法，这里我们只关注 AES 算法。

1. $cipher_list = mcrypt_list_algorithms(); 
2.  
3. print_r($cipher_list); 
4.  
5. //  加密算法名称  对应的 常量标识
6.  
7. // 'rijndael-128' == MCRYPT_RIJNDAEL_128
8.  
9. // 'rijndael-192' == MCRYPT_RIJNDAEL_192
10.  
11. // 'rijndael-256' == MCRYPT_RIJNDAEL_256

注意：mcrypt 虽然支持 AES 三种算法，但除 MCRYPT_RIJNDAEL_128 外，MCRYPT_RIJNDAEL_192/256 并未遵循 AES-192/256 标准进行加解密的算法，即如果你同其他系统通信（java/.net），使用 MCRYPT_RIJNDAEL_192/256 可能无法被其他严格按照 AES-192/256 标准的系统正确的数据解密。官方文档页面中也有人在 User Contributed Notes 中提及。这里给出如何使用 mcrpyt 做标注的 AES-128/192/256 加解密

AES-128-CBC = mcrpyt(cipher MCRYPT_RIJNDAEL_128 + key 16位 + iv 16 位 + mode MCRYPT_MODE_CBC)

AES-192-CBC = mcrpyt(cipher MCRYPT_RIJNDAEL_128 + key 24位 + iv 16 位 + mode MCRYPT_MODE_CBC)

AES-256-CBC = mcrpyt(cipher MCRYPT_RIJNDAEL_128 + key 32位 + iv 16 位 + mode MCRYPT_MODE_CBC)

即算法统一使用 MCRYPT_RIJNDAEL_128，并通过 key 的位数 来选定是以何种 AES 标准做的加密，iv 是建议添加且建议固定为16位（OpenSSL的 AES加密 iv 始终为 16 位，便于统一对齐），mode 选用的 CBC 模式。

mcrypt 在对数据进行加密处理时，如果发现数据长度与使用的加密算法的数据块长度未对齐，则会自动使用 "/0" 对待加密数据进行填充，但 "/0" 填充模式已不再被推荐，为了与其他系统有更好的兼容性，建议大家手动对数据进行 PKCS7 填充。

OpenSSL

openssl 簇加密方法更为简单明确，mcrypt 还要将加密算法分为 cipher + mode 去指定，openssl 则只需要直接指定 method 为 AES-128-CBC，AES-192-CBC，AES-256-CBC 即可。且提供了三种数据处理模式，即 默认模式 0 / OPENSSL_RAW_DATA/ OPENSSL_ZERO_PADDING。

openssl 默认的数据填充方式是 PKCS7，为兼容 mcrpty 也提供处理 "0" 填充的数据的模式，具体为下：

1. //我们只看部分参数 还有一些默认参数没列出 
2.  
3. // 加密 
4.  
5. openssl_encrypt(string $data, string $method, string $key, int $options = 0, string $iv = "") 
6.  
7. // 解密 
8.  
9. openssl_decrypt(string $data, string $method, string $key, int $options = 0, string $iv = "") 

options 参数即为重要，它是兼容 mcrpty 算法的关键：

options = 0: 默认模式，自动对明文进行 pkcs7 padding，且数据做 base64 编码处理。

options = 1: OPENSSL_RAW_DATA，自动对明文进行 pkcs7 padding， 且数据未经 base64 编码处理。

options = 2: OPENSSL_ZERO_PADDING，要求待加密的数据长度已按 "0" 填充与加密算法数据块长度对齐，即同 mcrpty 默认填充的方式一致，且对数据做 base64 编码处理。注意，此模式下 openssl 要求待加密数据已按 "0" 填充好，其并不会自动帮你填充数据，如果未填充对齐，则会报错。

故可以得出 mcrpty簇 与 openssl簇 的兼容条件如下：

1、如果 A 系统使用了 mcrypt 的默认的 "/0" 自动填充算法进行了数据加密，那 B 系统使用 openssl 进行解密时，需要选择 OPENSSL_ZERO_PADDING 模式。这里同时要特别注意，OPENSSL_ZERO_PADDING 模式是认为数据是做了 base64 编码处理的，如果 A 系统 mcrpty 没有对数据做 base64_encode 处理，则 B 解密数据时还需要将数据 base64_encode 后再传递给 openssl_decrypt。

2、如果 A 系统手动使用了 PKCS7 对待加密数据做了处理，那 B 系统只需根据 A 系统是否对数据做了 base64 编码处理选择 0或 OPENSSL_ZERO_PADDING 模式即可。如果对 A 使用了 base64 编码，则 B 使用 0 模式；如果 A 没有使用 base64 编码，则使用 OPENSSL_RAW_DATA 模式。

加解密实例

建议将源码复制到本地运行，根据运行结果更好理解。

1. <?php 
2.  
3. /** 
4.  
5.  * MCRYPT_RIJNDAEL_128 & CBC + 16位Key + 16位iv = openssl_encrypt(AES-128-CBC, 16位Key, 16位iv) = AES-128 
6.  
7.  * MCRYPT_RIJNDAEL_128 & CBC + 24位Key + 16位iv = openssl_encrypt(AES-192-CBC, 24位Key, 16位iv) = AES-192 
8.  
9.  * MCRYPT_RIJNDAEL_128 & CBC + 32位Key + 16位iv = openssl_encrypt(AES-256-CBC, 32位Key, 16位iv) = AES-256 
10.  
11.  * ------------------------------------------------------------------------------------------------------ 
12.  
13.  * openssl_簇 options 
14.  
15.  * 0 : 默认模式，自动对数据做 pkcs7 填充, 且返回的加密数据经过 base64 编码 
16.  
17.  * 1 : OPENSSL_RAW_DATA, 自动对数据做 pkcs7 填充, 且返回的加密数据未经过 base64 编码 
18.  
19.  * 2 : OPENSSL_ZERO_PADDING, 处理使用 NUL("/0") 的数据，故需手动使用 NUL("/0") 填充好数据再做加密处理，如未做则会报错 
20.  
21.  * -------------------------------------------------------------------------------------------------------- 
22.  
23.  * 加密工具类 
24.  
25.  */ 
26.  
27.  
28.  
29. // mcrypt AES 固定使用 MCRYPT_RIJNDAEL_128 通过 key 的长度来决定具体使用的具体何种 AES 
30.  
31. $mcrypt_cipher = MCRYPT_RIJNDAEL_128; 
32.  
33. $mcrypt_mode   = MCRYPT_MODE_CBC; 
34.  
35.  
36.  
37. // aes-128=16 aes-192=24 aes-256=32 
38.  
39. $key_size = 16; 
40.  
41. $key      = get_random_str($key_size); 
42.  
43. // openssl AES 向量长度固定 16 位 这里为兼容建议固定长度为 16 位 
44.  
45. $iv_size = 16; 
46.  
47. $iv      = get_random_str($iv_size); 
48.  
49.  
50.  
51. // 随机字符串 
52.  
53. function get_random_str($length = 16) 
54.  
55. { 
56.  
57.     $char_set = array_merge(range('a', 'z'), range('A', 'Z'), range('0', '9')); 
58.  
59.     shuffle($char_set); 
60.  
61.     return implode('', array_slice($char_set, 0, $length)); 
62.  
63. } 
64.  
65.  
66.  
67. /** 
68.  
69.  * 加密算法 
70.  
71.  * @param  string $content 待加密数据 
72.  
73.  * @param  string $key     加密key 注意 key 长度要求 
74.  
75.  * @param  string $iv      加密向量 固定为16位可以保证与openssl的兼容性 
76.  
77.  * @param  string $cipher  加密算法 
78.  
79.  * @param  string $mode    加密模式 
80.  
81.  * @param  bool $pkcs7     是否使用pkcs7填充 否则使用 mcrypt 自带的 NUL("/0") 填充 
82.  
83.  * @param  bool $base64    是否对数据做 base64 处理 因加密后数据会有非打印字符 所以推荐做 base64 处理 
84.  
85.  * @return string          加密后的内容 
86.  
87.  */ 
88.  
89. function user_mcrypt_encrypt($content, $key, $iv, $cipher = MCRYPT_RIJNDAEL_128, $mode = MCRYPT_MODE_CBC, $pkcs7 = true, $base64 = true) 
90.  
91. { 
92.  
93.     //AES, 128 模式加密数据 CBC 
94.  
95.     $content           = $pkcs7 ? addPKCS7Padding($content) : $content; 
96.  
97.     $content_encrypted = mcrypt_encrypt($cipher, $key, $content, $mode, $iv); 
98.  
99.     return $base64 ? base64_encode($content_encrypted) : $content_encrypted; 
100.  
101. } 
102.  
103.  
104.  
105. /** 
106.  
107.  * 解密算法 
108.  
109.  * @param  [type] $content_encrypted 待解密的内容 
110.  
111.  * @param  [type] $key     加密key 注意 key 长度要求 
112.  
113.  * @param  [type] $iv      加密向量 固定为16位可以保证与openssl的兼容性 
114.  
115.  * @param  [type] $cipher  加密算法 
116.  
117.  * @param  [type] $mode    加密模式 
118.  
119.  * @param  bool $pkcs7     带解密内容是否使用了pkcs7填充 如果没使用则 mcrypt 会自动移除填充的 NUL("/0") 
120.  
121.  * @param  bool $base64    是否对数据做 base64 处理 
122.  
123.  * @return [type]          [description] 
124.  
125.  */ 
126.  
127. function user_mcrypt_decrypt($content_encrypted, $key, $iv, $cipher = MCRYPT_RIJNDAEL_128, $mode = MCRYPT_MODE_CBC, $pkcs7 = true, $base64 = true) 
128.  
129. { 
130.  
131.     //AES, 128 模式加密数据 CBC 
132.  
133.     $content_encrypted = $base64 ? base64_decode($content_encrypted) : $content_encrypted; 
134.  
135.     $content           = mcrypt_decrypt($cipher, $key, $content_encrypted, $mode, $iv); 
136.  
137.     // 解密后的内容 要根据填充算法来相应的移除填充数 
138.  
139.     $content = $pkcs7 ? stripPKSC7Padding($content) : rtrim($content, "/0"); 
140.  
141.     return $content; 
142.  
143. } 
144.  
145.  
146.  
147. /** 
148.  
149.  * PKCS7填充算法 
150.  
151.  * @param string $source 
152.  
153.  * @return string 
154.  
155.  */ 
156.  
157. function addPKCS7Padding($source, $cipher = MCRYPT_RIJNDAEL_128, $mode = MCRYPT_MODE_CBC) 
158.  
159. { 
160.  
161.     $source = trim($source); 
162.  
163.     $block  = mcrypt_get_block_size($cipher, $mode); 
164.  
165.     $pad    = $block - (strlen($source) % $block); 
166.  
167.     if ($pad <= $block) { 
168.  
169.         $char = chr($pad); 
170.  
171.         $source .= str_repeat($char, $pad); 
172.  
173.     } 
174.  
175.     return $source; 
176.  
177. } 
178.  
179. /** 
180.  
181.  * 移去PKCS7填充算法 
182.  
183.  * @param string $source 
184.  
185.  * @return string 
186.  
187.  */ 
188.  
189. function stripPKSC7Padding($source) 
190.  
191. { 
192.  
193.     $source = trim($source); 
194.  
195.     $char   = substr($source, -1); 
196.  
197.     $num    = ord($char); 
198.  
199.     if ($num == 62) { 
200.  
201.         return $source; 
202.  
203.     } 
204.  
205.  
206.  
207.     $source = substr($source, 0, -$num); 
208.  
209.     return $source; 
210.  
211. } 
212.  
213.  
214.  
215. /** 
216.  
217.  * NUL("/0")填充算法 
218.  
219.  * @param string $source 
220.  
221.  * @return string 
222.  
223.  */ 
224.  
225. function addZeroPadding($source, $cipher = MCRYPT_RIJNDAEL_128, $mode = MCRYPT_MODE_CBC) 
226.  
227. { 
228.  
229.     $source = trim($source); 
230.  
231.     // openssl 并没有提供加密cipher对应的数据块大小的api这点比较坑 
232.  
233.     $block = mcrypt_get_block_size($cipher, $mode); 
234.  
235.     $pad   = $block - (strlen($source) % $block); 
236.  
237.     if ($pad <= $block) { 
238.  
239.         // $source .= str_repeat("/0", $pad);//KISS写法 
240.  
241.         // pack 方法 a 模式使用 NUL("/0") 对内容进行填充  A 模式则使用空白字符填充 
242.  
243.         $source .= pack("a{$pad}", ""); //高端写法 
244.  
245.     } 
246.  
247.     return $source; 
248.  
249. } 
250.  
251.  
252.  
253. /** 
254.  
255.  * NUL("/0")填充算法移除 
256.  
257.  * @param string $source 
258.  
259.  * @return string 
260.  
261.  */ 
262.  
263. function stripZeroPadding($source) 
264.  
265. { 
266.  
267.     return rtrim($source, "/0"); 
268.  
269. } 
270.  
271.  
272.  
273. // 待加密内容 
274.  
275. $content = "hello world"; 
276.  
277.  
278.  
279. echo '使用 NUL("/0") 填充算法 不对结果做 base64 处理:' . PHP_EOL; 
280.  
281. echo 'mcrypt 加密:' . PHP_EOL; 
282.  
283. var_dump($data = user_mcrypt_encrypt($content, $key, $iv, $mcrypt_cipher, $mcrypt_mode, false, false)); 
284.  
285. echo 'openssl 解密:' . PHP_EOL; 
286.  
287. // 需经过 NUL("/0") 填充加密后被 base64_encode 的数据 解密后续手动移除 NUL("/0") 
288.  
289. var_dump(stripZeroPadding(openssl_decrypt(base64_encode($data), "AES-128-CBC", $key, OPENSSL_ZERO_PADDING, $iv))); 
290.  
291. echo 'openssl 加密:' . PHP_EOL; 
292.  
293. // 需对待处理的数据做 NUL("/0") 填充，且返回的数据被 base64_encode 编码了 
294.  
295. var_dump($data = base64_decode(openssl_encrypt(addZeroPadding($content), "AES-128-CBC", $key, OPENSSL_ZERO_PADDING, $iv))); 
296.  
297. echo 'mcrypt 解密:' . PHP_EOL; 
298.  
299. var_dump(user_mcrypt_decrypt($data, $key, $iv, $mcrypt_cipher, $mcrypt_mode, false, false)); 
300.  
301. echo PHP_EOL; 
302.  
303.  
304.  
305. echo '使用 NUL("/0") 填充算法 对结果做 base64 处理:' . PHP_EOL; 
306.  
307. echo 'mcrypt 加密:' . PHP_EOL; 
308.  
309. var_dump($data = user_mcrypt_encrypt($content, $key, $iv, $mcrypt_cipher, $mcrypt_mode, false, true)); 
310.  
311. echo 'openssl 解密:' . PHP_EOL; 
312.  
313. var_dump(stripZeroPadding(openssl_decrypt($data, "AES-128-CBC", $key, OPENSSL_ZERO_PADDING, $iv))); 
314.  
315. echo 'openssl 加密:' . PHP_EOL; 
316.  
317. var_dump($data = openssl_encrypt(addZeroPadding($content), "AES-128-CBC", $key, OPENSSL_ZERO_PADDING, $iv)); 
318.  
319. echo 'mcrypt 解密:' . PHP_EOL; 
320.  
321. var_dump(user_mcrypt_decrypt($data, $key, $iv, $mcrypt_cipher, $mcrypt_mode, false, true)); 
322.  
323. echo PHP_EOL; 
324.  
325.  
326.  
327. echo "使用 pkcs7 填充算法 不对结果做 base64 处理" . PHP_EOL; 
328.  
329. echo 'mcrypt 加密:' . PHP_EOL; 
330.  
331. var_dump($data = user_mcrypt_encrypt($content, $key, $iv, $mcrypt_cipher, $mcrypt_mode, true, false)); 
332.  
333. echo 'openssl 解密:' . PHP_EOL; 
334.  
335. var_dump(openssl_decrypt($data, "AES-128-CBC", $key, OPENSSL_RAW_DATA, $iv)); 
336.  
337. echo 'openssl 加密:' . PHP_EOL; 
338.  
339. var_dump($data = openssl_encrypt($content, "AES-128-CBC", $key, OPENSSL_RAW_DATA, $iv)); 
340.  
341. echo 'mcrypt 解密:' . PHP_EOL; 
342.  
343. var_dump(user_mcrypt_decrypt($data, $key, $iv, $mcrypt_cipher, $mcrypt_mode, true, false)); 
344.  
345. echo PHP_EOL; 
346.  
347.  
348.  
349. echo "使用 pkcs7 填充算法 对结果做 base64 处理（推荐）：" . PHP_EOL; 
350.  
351. echo 'mcrypt 加密:' . PHP_EOL; 
352.  
353. var_dump($data = user_mcrypt_encrypt($content, $key, $iv, $mcrypt_cipher, $mcrypt_mode, true, true)); 
354.  
355. echo 'openssl 解密:' . PHP_EOL; 
356.  
357. var_dump(openssl_decrypt($data, "AES-128-CBC", $key, 0, $iv)); 
358.  
359. echo 'openssl 加密:' . PHP_EOL; 
360.  
361. var_dump($data = openssl_encrypt($content, "AES-128-CBC", $key, 0, $iv)); 
362.  
363. echo 'mcrypt 解密:' . PHP_EOL; 
364.  
365. var_dump(user_mcrypt_decrypt($data, $key, $iv, $mcrypt_cipher, $mcrypt_mode, true, true)); 

总结要点

1、二者使用的何种填充算法。

2、二者对数据是否有 base64 编码要求。

3、mcrypt 需固定使用 MCRYPT_RIJNDAEL_128，并通过调整 key 的长度 16, 24，32 来实现 ase-128/192/256 加密算法。同时二者 IV 长度都应该是。