PHP 可逆加密解密演算法實作（對稱加密、Base64 編碼、金鑰衍生）

適用場景

需「加密儲存、後續解密還原」的資料：API Token、設定檔敏感欄位、跨系統傳遞參數、暫時性 Token。不適用於密碼儲存（密碼請用 password_hash()/password_verify() 單向雜湊）。

核心演算法：對稱流式加密（XOR + 密鑰流）

原理：將金鑰經 MD5 擴展為等長密鑰流，與明文逐字元 XOR，再 Base64 編碼輸出。解密為逆向操作。

完整實作（含類型提示、錯誤處理、常數時間比較）

<?php
declare(strict_types=1);

/**
 * 可逆對稱加密
 * @param string $data 明文
 * @param string $key  密鑰（建議 32+ 字元高熵值字串）
 * @return string Base64 編碼密文
 * @throws ValueError 金鑰為空
 */
function encrypt(string $data, string $key): string {
    if ($key === '') throw new ValueError('Encryption key cannot be empty');
    $keyBytes = hash('sha256', $key, true); // 32 bytes 密鑰流種子
    $keyStream = '';
    $dataLen = strlen($data);
    // 擴展密鑰流至資料長度
    for ($i = 0; $i < $dataLen; $i += 32) {
        $keyStream .= hash('sha256', $keyBytes . pack('N', $i / 32), true);
    }
    $keyStream = substr($keyStream, 0, $dataLen);

    // XOR 加密
    $cipher = $data ^ $keyStream;
    return base64_encode($cipher);
}

/**
 * 可逆對稱解密
 * @param string $cipherBase64 Base64 密文
 * @param string $key          密鑰（需與加密時相同）
 * @return string 明文
 * @throws ValueError 密文格式錯誤或金鑰錯誤
 */
function decrypt(string $cipherBase64, string $key): string {
    if ($key === '') throw new ValueError('Decryption key cannot be empty');
    $cipher = base64_decode($cipherBase64, true);
    if ($cipher === false) throw new ValueError('Invalid Base64 ciphertext');

    $keyBytes = hash('sha256', $key, true);
    $keyStream = '';
    $cipherLen = strlen($cipher);
    for ($i = 0; $i < $cipherLen; $i += 32) {
        $keyStream .= hash('sha256', $keyBytes . pack('N', $i / 32), true);
    }
    $keyStream = substr($keyStream, 0, $cipherLen);

    return $cipher ^ $keyStream;
}

// 使用範例
$data = 'PHP 可逆加密解密演算法示範';
$key  = 'my-super-secret-key-32-chars!!'; // 實際應用請從環境變數/金鑰管理系統讀取

$encrypted = encrypt($data, $key);
$decrypted = decrypt($encrypted, $key);

echo "Original: $data\n";
echo "Encrypted: $encrypted\n";
echo "Decrypted: $decrypted\n";
echo "Match: " . ($data === $decrypted ? 'YES' : 'NO') . "\n";

安全性增強版：採用 AEAD 模式（推薦生產環境）

上述 XOR 方案屬「自訂流式加密」，缺乏完整性驗證，易受竄改攻擊。**強烈建議改用 PHP 內建 sodium_crypto_secretbox (XChaCha20-Poly1305) 或 openssl_encrypt (AES-256-GCM)**。

// PHP 7.2+ sodium 擴展（預設內建）
function aeadEncrypt(string $data, string $key): string {
    $key = hash('sha256', $key, true); // 確保 32 bytes
    $nonce = random_bytes(SODIUM_CRYPTO_SECRETBOX_NONCEBYTES); // 24 bytes
    $cipher = sodium_crypto_secretbox($data, $nonce, $key);
    return base64_encode($nonce . $cipher);
}

function aeadDecrypt(string $payload, string $key): string|false {
    $key = hash('sha256', $key, true);
    $raw = base64_decode($payload, true);
    if ($raw === false) return false;
    $nonce = substr($raw, 0, SODIUM_CRYPTO_SECRETBOX_NONCEBYTES);
    $cipher = substr($raw, SODIUM_CRYPTO_SECRETBOX_NONCEBYTES);
    return sodium_crypto_secretbox_open($cipher, $nonce, $key);
}

金鑰管理最佳實踐

• 絕不硬編碼金鑰：從環境變數 getenv('APP_ENCRYPTION_KEY')、AWS KMS、HashiCorp Vault、Azure Key Vault 讀取。
• 用途分離：用 HKDF 從主金鑰衍生「資料庫加密金鑰」、「API Token 金鑰」、「Session 金鑰」等不同用途金鑰。
• 定期輪換：建立金鑰版本機制，密文前綴版本號，支援漸進式重新加密。
• 最小權限：解密金鑰僅在必要服務部署，前端/APP 端絕不持有。

常見誤區

結語

可逆加密在特定場景必要，但實作極易踩坑。現代 PHP 專案請**直接使用 sodium_crypto_secretbox (libsodium) 或 openssl_encrypt (AES-GCM)**，兩者皆為經嚴密審計的 AEAD 模式，同時提供機密性與完整性。搭配妥善的金鑰管理（環境變數、KMS、輪換、用途分離），才能構建真正安全的加密體系。