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背景

最近做的項目多次遇到了分享邀請的需求點，即需要在接受邀請時能識別到邀請者的信息，又需要考慮信息敏感性，沒找到成熟的三方實現，於是自己思考實現了兩套。

思路方案

不能直接將邀請信息用於傳遞，需要對信息（一般是字符串，不是字符串也可以轉換為字符串）進行加密處理，或者説編碼處理。但同時需要滿足一下要求：

要求

• 可逆：加密（編碼）後的密文應當能通過解密（解碼）獲得原文，否則就無法獲得邀請者信息了；
• 長度：加密（編碼）後的密文應該儘可能與原文長度相當，可以略多（如果能更少也好，不過那需要涉及壓縮了，不是今天的重點）；
• 內容：加密（編碼）後的密文應當是可預知的字符集合，如果可設置更好；
• 算法可公開（意味着存在額外依賴）：不單單依靠一個固定算法，即便算法公開仍舊能保證安全性，否則算法一旦被破解也就沒什麼了；
• 複雜度適當：太複雜的一般對計算要求很高，對開發（本人）成本也高，能滿足目前的項目需求即可（我絕對不會説我懶）；

常見算法

常見的一些加密解密、編碼解碼算法：

• 單向：md系列、sha1；
• 對稱：des、aes；
• 非對稱：rsa、dsa；
• 簡單編碼：base64；

移位法

本質

• 維護全量字符可能的順序，對給定字符串的每個字符按照其位置進行移位轉換，得到結果；
• 位置到字符移位偏移量通過一套外部輸入的規則來指定；
• 上述兩步相當於將字符枚舉、順序、偏移量規則三套作為算法變量交由用户控制，在不能完全知道三個信息的情況下，即便知道算法，也能保障密文安全性；

防篡改

• 雖然用移位法可以保障用户無法通過密文還原原文，但用户可以用大量無序密文來攻擊，造成大量垃圾數據或暴力猜測到一些信息，因此還需要支持能校驗密文是否合法的功能，也就是防篡改。
• 通用的思路是額外加一點校驗數據，由原文構造而成加入到密文中，解密（解碼）時校驗一遍作為驗證即可，比如網絡IP和TCP層的累加和就是這種思路。

實現

    public function encrypt(string $value): string
    {
        if (0 == $this->sortCount) {
            throw new EncrypterException('未設置字符排佈陣列');
        }
        if (0 == $this->shiftingCount) {
            throw new EncrypterException('未設置編碼密鑰');
        }
        $encrypted = '';
        for ($i = 0; $i < strlen($value); $i++) {
            if (!key_exists($value[$i], $this->sortList)) {
                throw new EncrypterException('發現不期待的字符');
            }
            $index = $this->sortList[$value[$i]];
            $index += $this->shiftingList[$i % $this->shiftingCount];
            $index %= $this->sortCount;
            $encrypted .= $this->sort[$index];
        }

        // 添加校驗位
        if ($this->checkSum) {
            $sum = 0;
            for ($i = 0; $i < strlen($value); $i++) {
                $sum += ord($value[$i]);
            }
            $sum %= $this->sortCount;
            $start = $this->sort[$sum];
            $end = $this->sort[$this->sortCount - $sum - 1];
            $encrypted = $start . $encrypted . $end;
        }

        return $encrypted;
    }

    public function decrypt(string $value): string
    {
        if (0 == $this->sortCount) {
            throw new EncrypterException('未設置字符排佈陣列');
        }
        if (0 == $this->shiftingCount) {
            throw new EncrypterException('未設置編碼密鑰');
        }

        // 拿出校驗位
        if ($this->checkSum) {
            if (strlen($value) < 2) {
                throw new EncrypterException('解密校驗失敗');
            }
            $start = $value[0];
            $end = $value[strlen($value) - 1];
            $value = substr($value, 1, -1);
        }

        $decrypted = '';
        for ($i = 0; $i < strlen($value); $i++) {
            if (!key_exists($value[$i], $this->sortList)) {
                throw new EncrypterException('發現不期待的字符');
            }
            $index = $this->sortList[$value[$i]];
            $index -= $this->shiftingList[$i % $this->shiftingCount];
            while ($index < 0) {
                $index += $this->sortCount;
            }
            $decrypted .= $this->sort[$index];
        }

        // 校驗校驗位
        if ($this->checkSum) {
            $sum = 0;
            for ($i = 0; $i < strlen($decrypted); $i++) {
                $sum += ord($decrypted[$i]);
            }
            $sum %= $this->sortCount;
            if ($start != $this->sort[$sum] || $end != $this->sort[$this->sortCount - $sum - 1]) {
                throw new EncrypterException('解密校驗失敗');
            }
        }

        return $decrypted;
    }

特點分析

• 需要知道原文全部字符構成可能；
• 原文和密文的字符構成是同一個集合；
• 密文與原文長度相等，即使加入校驗位也僅多2位；
• 適用於前端、用户可見可感知的傳遞場景；

異或法

本質

• 利用a^b^b=a，也就是兩次異或復位的特性（字符可轉換成一個數值也就是一個多位的二進制，單位異或的特性在多位場景下同樣成立）
• 同樣與原文、密文每個字符進行異或操作的字符應該與其位置規則有關，同移位法相關規則

可讀性

由於異或後的值可能超過輸入原值，字符轉換時可能轉換為非常用字符影響閲讀，因此可以選擇嵌套一層base64加解密方便閲讀。

實現

    public function encrypt(string $value): string
    {
        $value = $this->handle($value);
        if ($this->base64) {
            $value = base64_encode($value);
        }
        return $value;
    }

    public function decrypt(string $value): string
    {
        if ($this->base64) {
            $value = base64_decode($value);
        }
        return $this->handle($value);
    }

    protected function handle(string $string): string
    {
        $result = '';
        for ($i = 0; $i < strlen($string); $i++) {
            $t = $this->secret[$i % $this->secretCount];
            $result .= chr(ord($string[$i]) ^ ord($t));
        }
        return $result;
    }

分析

• 即便不知道原文字符全部可能也可以使用這套算法；
• 但原文和密文的字符構成不是同一個集合；
• base64後密文一般較原文長，具體見base64編碼算法規則；
• 適用於接口間、服務間數據傳輸場景；