XOR算法原理

　　從加密的主要方法看，換位法過(guò)于簡(jiǎn)單，特別是對(duì)于數(shù)據(jù)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(jiǎn)易算法。

　　從各種替換法運(yùn)算的特點(diǎn)看，異或運(yùn)算最適合用于簡(jiǎn)易加解密運(yùn)算，這種方法的原理是：當(dāng)一個(gè)數(shù)A和另一個(gè)數(shù)B進(jìn)行異或運(yùn)算會(huì)生成另一個(gè)數(shù)C，如果再將C和B進(jìn)行異或運(yùn)算則C又會(huì)還原為A。

相對(duì)于其他的簡(jiǎn)易加密算法，XOR算法的優(yōu)點(diǎn)如下。

(1)算法簡(jiǎn)單，對(duì)于高級(jí)語(yǔ)言很容易能實(shí)現(xiàn)。

(2)速度快，可以在任何時(shí)候、任何地方使用。

(3)對(duì)任何字符都是有效的，不像有些簡(jiǎn)易加密算法，只對(duì)西文字符有效，對(duì)中文加密后再解密無(wú)法還原為原來(lái)的字符。

XOR算法實(shí)現(xiàn)

　　上一部分介紹了如何使用XOR運(yùn)算進(jìn)行加密/解密的原理，本節(jié)將使用其加密用戶(hù)的登錄信息。根據(jù)上一小節(jié)介紹的XOR加密算法的原理，不難寫(xiě)出以下的加密解密函數(shù)。首先列出加密算法。

以下為引用的內(nèi)容：

1 ＜!--encrypy_xor:簡(jiǎn)單使用XOR運(yùn)算的加密函數(shù)-----------------------＞

2 ＜?php

3 //加密函數(shù)

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(shù)myEncrypt()，輸入?yún)?shù)$string為明文，而$key為密鑰；輸出為使用$key作為密鑰并使用XOR加密算法產(chǎn)生的密文。

　　第6～12行的外層for循環(huán)對(duì)明文字符串的每一個(gè)字符進(jìn)行循環(huán)，而內(nèi)層的for循環(huán)(第8～11行)對(duì)明文的每一字符循環(huán)與密鑰的每一位做異或運(yùn)算。其原理已經(jīng)在上一小節(jié)中介紹，不再重述。

　　同樣，與加密函數(shù)類(lèi)似，可以寫(xiě)出下面的解密函數(shù)。

以下為引用的內(nèi)容：

1 //解密函數(shù)

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(shù)myDecrypt ()，輸入?yún)?shù)$string為密文，而$key為密鑰;輸出為使用$key作為密鑰并使用XOR解密算法產(chǎn)生的明文。下面，通過(guò)一個(gè)應(yīng)用示例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明加密函數(shù)的功能。

以下為引用的內(nèi)容：

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(gè)明文$my_password，然后在第4行定義密鑰$my_key。

　　第5、6行分別調(diào)用加密函數(shù)生成密文并輸出;反過(guò)來(lái)，又在第7、8行將密文解密。上面示例的運(yùn)行結(jié)果如下。

以下為引用的內(nèi)容：

my_password = chair

my_password_en = RYPXC

my_password_de = chair

用XOR算法實(shí)現(xiàn)身份驗(yàn)證

　　上兩部分分別介紹了使用XOR運(yùn)算進(jìn)行信息加密/解密的原理和實(shí)現(xiàn)，下面，將使用這一方法來(lái)對(duì)用戶(hù)的登錄密碼進(jìn)行加密。本例中，為了保護(hù)用戶(hù)的密碼，系統(tǒng)想要達(dá)到的目的如下。

　　在用戶(hù)注冊(cè)時(shí)，用戶(hù)需要添寫(xiě)用戶(hù)密碼表單。

　　除用戶(hù)本人之外，其他任何人都無(wú)法獲取其密碼信息，包括系統(tǒng)設(shè)計(jì)者和數(shù)據(jù)庫(kù)管理員。

　　系統(tǒng)能根據(jù)用戶(hù)輸入的密碼驗(yàn)證用戶(hù)的合法性。

　　為了達(dá)到以上目的，使用XOR算法時(shí)可以選擇用戶(hù)名作為明文，而密鑰是用戶(hù)自定義的密碼，然后將加密后的用戶(hù)名存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。

　　另外，在用戶(hù)登錄的時(shí)候，有以下兩種方式來(lái)驗(yàn)證合法用戶(hù)。

　　(1)根據(jù)其提交的用戶(hù)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(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的密碼信息進(jìn)行比較，如果相等，則用戶(hù)合法，否則，為非法用戶(hù)。

　　(2)根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的密碼信息(明文)和用戶(hù)輸入的密碼(密鑰)信息進(jìn)行解密，并把加密后的信息與用戶(hù)提交的用戶(hù)名進(jìn)行比較，如果相等，則用戶(hù)合法，否則，為非法用戶(hù)。

　　兩種方式都可以實(shí)現(xiàn)第3個(gè)目的，本例，將采用第2種方式。本例的實(shí)現(xiàn)代碼可在18.4.1節(jié)“用戶(hù)登錄”和18.4.2節(jié)&ldquo;檢查用戶(hù)”的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)之上實(shí)現(xiàn)，其中“用戶(hù)登錄”頁(yè)面無(wú)需變化，“檢查用戶(hù)&rdquo;的實(shí)現(xiàn)參考如下。

以下為引用的內(nèi)容：

1 ＜?php

2 session_start(); //裝載Session庫(kù)，一定要放在首行

3 $user_name=$_POST["user_name"];

4 session_register("user_name&quot;); //注冊(cè)$user_name變量,注意沒(méi)有$符號(hào)

5

6 require_once("sys_conf.inc&quot;); //系統(tǒng)配置文件，包含數(shù)據(jù)庫(kù)配置信息

7 require_once("encrypy_xor.php"); //包含xor加密函數(shù)文件

8

9 //連接數(shù)據(jù)庫(kù)

10 $link_id=mysql_connect($DBHOST,$DBUSER,$DBPWD);

11 mysql_select_db($DBNAME); //選擇數(shù)據(jù)庫(kù)my_chat

12

13 //查詢(xún)是否存在登錄用戶(hù)信息

14 $str="select name,password from user where name =$user_name";

15 $result=mysql_query($str,$link_id); //執(zhí)行查詢(xún)

16 @$rows=mysql_num_rows($result); //取得查詢(xún)結(jié)果的記錄筆數(shù)

17 $user_name=$_SESSION["user_name"];

18 $password=$_POST["password"];

19 $password_en=myEncrypt($user_name,$password); //加密用戶(hù)信息

20

21 //對(duì)于老用戶(hù)

22 if($rows!=0)

23 {

24 list($name,$pwd)=mysql_fetch_row($result);

25 $password_de=myDecrypt($pwd,$password); //解密用戶(hù)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(zhí)行查詢(xún)

32 require("main.php"); //轉(zhuǎn)到聊天頁(yè)面

33 }

34 //密碼輸入錯(cuò)誤

35 else

36 {

37 require("relogin.php");

38 }

39 }

40 //對(duì)于新用戶(hù)，將其信息寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)

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(zhí)行查詢(xún)

45 require("main.php"); //轉(zhuǎn)到聊天頁(yè)面

46 }

47 //關(guān)閉數(shù)據(jù)庫(kù)

48 mysql_close($link_id);

49 ?＞

　　第7行引入了加密函數(shù)文件encrypy_xor.php，包括上一小節(jié)介紹的兩個(gè)函數(shù)。

　　第19行，使用用戶(hù)提交的用戶(hù)名和密碼得到加密后的密碼值，并且對(duì)于新用戶(hù)，在第44行將這個(gè)加密后的值存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。

　　另外，對(duì)于老用戶(hù)，在第24獲取數(shù)據(jù)庫(kù)中用戶(hù)名和加密后的密碼信息，并在25行利用這兩個(gè)值進(jìn)行解密，然后在第28行通過(guò)比較解密后的值與用戶(hù)提交的用戶(hù)名信息來(lái)檢查用戶(hù)的合法性。

自動(dòng)生成密鑰

　　上一部分介紹了如何使用XOR加密算法進(jìn)行對(duì)用戶(hù)信息的加密，其中，用戶(hù)所輸入的口令信息實(shí)際上成為了加密算法中的密鑰，而用戶(hù)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(dòng)生成密鑰的技術(shù)，可以使用自動(dòng)生成的密鑰對(duì)用戶(hù)提交的密碼明文加密，使邏輯更加合理一些。

本例，假設(shè)生成的密鑰為512位。代碼如下。

以下為引用的內(nèi)容：

1 ＜!--keygen.php:自動(dòng)生成密鑰------------------------------------＞

2 ＜?php

3

4 //自動(dòng)生成長(zhǎng)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(chǎn)生隨機(jī)數(shù)

14 $k = (($upperbound - $lowerbound) + 1) * $rnd + $lowerbound;

15 $strMyKey=$strMyKey.$k;

16 }

17 return $strMyKey;

18 }

19

20 //將密鑰寫(xiě)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(kāi)$filename，文件指針將會(huì)在文件的末尾

27 if(!$handle=fopen($filename,w))

28 {

29 print"不能打開(kāi)文件$filename";

30 exit;

31 }

32

33 //將$key寫(xiě)入到我們打開(kāi)的文件中。

34 if(!fwrite($handle,$key))

35 {

36 print"不能寫(xiě)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(kāi)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 = &quot;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 ?＞

代碼包括3個(gè)函數(shù)：

·generate_key($len):自動(dòng)生成長(zhǎng)度為$len的密鑰
·write_key($key,$file_name):將密鑰寫(xiě)入文件$file_name
·get_key($file_name):讀取密鑰文件$file_name中的密鑰值

　　在使用時(shí)，當(dāng)用戶(hù)第一次登錄系統(tǒng)時(shí)，自動(dòng)為其生成密鑰值，對(duì)于這個(gè)密鑰值，可以有兩種方式來(lái)處理。

　　(1)將其存入數(shù)據(jù)庫(kù)的某個(gè)字段中，這種方法的缺點(diǎn)是密鑰在數(shù)據(jù)庫(kù)中的安全性無(wú)法得到保證;

　　(2)將這個(gè)密鑰保存在用戶(hù)本地的文件中，這樣就可以避免密鑰被別人獲取，但這種方式的缺點(diǎn)是，當(dāng)用戶(hù)使用其他機(jī)器訪(fǎng)問(wèn)系統(tǒng)時(shí)，就無(wú)法登錄。

　　本例中，將使用第2種方式。

　　具體地，上面代碼第11～18行通過(guò)生成隨機(jī)數(shù)的方式來(lái)不斷生成密鑰，并通過(guò)一個(gè)計(jì)算來(lái)增強(qiáng)其復(fù)雜性。其中的lowerbound和upperbound的數(shù)值其實(shí)就是你想使用來(lái)加密的ASCII字符范圍。下面是生成的一個(gè)密鑰文件示例。

以下為引用的內(nèi)容：

208123915925183361116049369344372701567

721435181102718332639307390344373445407

524316475863232913993383189547474747394

154915312639841226741894189965623523913

011164730113445201935692839710274127251

577929493941487145611337531549110895367

593586318332391170941272701152344371709

270125776235313540032267139933835677407

617384135696111239130732949469623520815

987524358635491542913374933524334454251

400327015367133759324537171709152357391

089524342514685239122673135531363151191

833412771743139654…

最后，需要把密鑰保存在服務(wù)器上一個(gè)安全的地方，然后就可以利用其和諸如XOR這樣的加密算法來(lái)對(duì)用戶(hù)信息進(jìn)行加密/解密了。如何在上一部分介紹的XOR中使用這個(gè)密鑰非常簡(jiǎn)單，不再詳述。