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PHP 實作 AES-256 加密演算法：純 PHP 實現與 mcrypt 擴展兩種方案

編輯：PHP 相關知識

AES（Advanced Encryption Standard）是目前最廣泛採用的對稱加密標準。本文提供兩種 PHP 實作方案：純 PHP 實現（無擴展依賴、跨平台）與 mcrypt 擴展（效能較好、需安裝擴展），均支援 AES-256-CTR 模式。

方案一：純 PHP 實現（Chris Veness 移植版）

包含兩個類別：Aes 核心演算法、AesCtr CTR 模式封裝。

核心特性

支援 128/192/256 位元金鑰長度
CTR 模式（計數器模式），適合串流加密、隨機存取
密碼基礎金鑰派生（PBKDF1 簡化版）
Nonce 包含毫秒時間戳 + 隨機數 + 秒時間戳，確保唯一性
Base64 輸出便於儲存傳輸

使用範例

<?php
require 'aes.class.php';
require 'aesctr.class.php';

// 每次加密結果不同（預設 keep=0）
$encrypted = AesCtr::encrypt('Hello World', 'secret_key', 256);
echo "Encrypt: $encrypted
";
$decrypted = AesCtr::decrypt($encrypted, 'secret_key', 256);
echo "Decrypt: $decrypted
";

// 固定 nonce 產生固定密文（keep=1，僅測試用）
$fixed = AesCtr::encrypt('Hello World', 'secret_key', 256, 1);
echo "Fixed: $fixed
";

方案二：mcrypt 擴展簡易封裝（PHP 7.1 已棄用，7.2 移除）

<?php
function aes_crypt($data, $key, $mode = 'encrypt') {
    if ($data === '') return '';
    $iv = strrev($key); // 簡易 IV，生產環境應使用隨機 IV
    $td = mcrypt_module_open('rijndael-256', '', 'ofb', '');
    mcrypt_generic_init($td, $key, $iv);

    $result = '';
    switch ($mode) {
        case 'encrypt':
            $result = base64_encode(mcrypt_generic($td, $data));
            break;
        case 'decrypt':
            $result = mdecrypt_generic($td, base64_decode($data));
            break;
    }
    mcrypt_generic_deinit($td);
    mcrypt_module_close($td);
    return $result;
}

// 使用
$key = "fdipzone201314showmethemoney!@#$"; // 32 字元 = 256 bits
$plain = "show me the money";
$enc = aes_crypt($plain, $key, 'encrypt');
$dec = aes_crypt($enc, $key, 'decrypt');
echo "Enc: $enc
Dec: $dec";

關鍵安全建議

項目	建議	風險
金鑰管理	使用環境變數、金鑰管理服務（KMS）、硬體安全模組（HSM）	硬編碼金鑰極易洩露
IV/Nonce	每次加密生成隨機 IV（16 位元組），與密文一併儲存	固定 IV 導致相同明文產生相同密文
模式選擇	優先使用 GCM（認證加密）或 CBC + HMAC，CTR 需額外完整性驗證	CTR/OFB 無完整性保護，易受位元翻轉攻擊
金鑰派生	使用 PBKDF2、Argon2、scrypt 從密碼派生金鑰，迭代次數 ≥ 100,000	直接用密碼作金鑰強度不足
擴展選擇	PHP 7.2+ 必須改用 `openssl_encrypt` 或 `sodium` (libsodium)	mcrypt 已移除，openssl 為標準替代

現代 PHP 推薦：openssl_encrypt (PHP 5.3+) / sodium (PHP 7.2+)

<?php
// OpenSSL AES-256-GCM (認證加密)
function aes_gcm_encrypt($data, $key) {
    $iv = random_bytes(12); // GCM 建議 12 位元組 IV
    $tag = '';
    $ciphertext = openssl_encrypt($data, 'aes-256-gcm', $key, OPENSSL_RAW_DATA, $iv, $tag, '', 16);
    return base64_encode($iv . $tag . $ciphertext);
}

function aes_gcm_decrypt($data, $key) {
    $raw = base64_decode($data);
    $iv = substr($raw, 0, 12);
    $tag = substr($raw, 12, 16);
    $ciphertext = substr($raw, 28);
    return openssl_decrypt($ciphertext, 'aes-256-gcm', $key, OPENSSL_RAW_DATA, $iv, $tag, '', 16);
}

// Sodium (libsodium) - 現代加密標準庫
function sodium_encrypt($data, $key) {
    $nonce = random_bytes(SODIUM_CRYPTO_SECRETBOX_NONCEBYTES);
    $ciphertext = sodium_crypto_secretbox($data, $nonce, $key);
    return base64_encode($nonce . $ciphertext);
}

function sodium_decrypt($data, $key) {
    $raw = base64_decode($data);
    $nonce = substr($raw, 0, SODIUM_CRYPTO_SECRETBOX_NONCEBYTES);
    $ciphertext = substr($raw, SODIUM_CRYPTO_SECRETBOX_NONCEBYTES);
    return sodium_crypto_secretbox_open($ciphertext, $nonce, $key);
}