PHP 加解密工具類：基於 Discuz! 經典算法的可復用實現

資料加密是 Web 安全基礎建設。Discuz! 論壇早期採用的對稱加密算法結構簡單、效能優異，廣泛應用於 Cookie 加密、Token 簽名、API 參數保護等場景。本文整理並現代化該算法，封裝為符合 PSR-12 風格的 SysCrypt 類，支援任意長度字串加解密，附帶測試範例。

算法原理：雙層 XOR + Base64

1. 隨機金鑰生成：每次加密產生隨機 32 字元 MD5 作為一次性金鑰（$encrypt_key）
2. 第一層 XOR：明文與隨機金鑰逐字元 XOR，並將金鑰字元插入密文（密文長度變為 2 倍）
3. 第二層 XOR：用實例金鑰（$crypt_key 的 MD5）對第一層結果再次 XOR
4. Base64 編碼：最終二進位資料編碼為可安全傳輸的字串

解密為逆向操作：Base64 解碼 → 第二層 XOR 還原 → 提取隨機金鑰 → 第一層 XOR 還原明文。

現代化類實現

<?php
declare(strict_types=1);

namespace App\Security;

/**
 * 對稱加密工具類（參考 Discuz! passport 算法）
 * 
 * @package App\Security
 */
class SysCrypt
{
    private string $cryptKey;

    public function __construct(string $cryptKey)
    {
        $this->cryptKey = $cryptKey;
    }

    /**
     * 加密
     * @param string $plaintext 明文
     * @return string Base64 編碼的密文
     */
    public function encrypt(string $plaintext): string
    {
        // 隨機金鑰
        $encryptKey = md5((string)mt_rand(0, 32000));
        $ctr = 0;
        $tmp = '';

        // 第一層：明文 ^ 隨機金鑰，並插入金鑰字元
        for ($i = 0, $len = strlen($plaintext); $i < $len; $i++) {
            $ctr = ($ctr === strlen($encryptKey)) ? 0 : $ctr;
            $tmp .= $encryptKey[$ctr] . ($plaintext[$i] ^ $encryptKey[$ctr++]);
        }

        // 第二層：實例金鑰 XOR + Base64
        return base64_encode($this->xorWithKey($tmp, $this->cryptKey));
    }

    /**
     * 解密
     * @param string $ciphertext Base64 密文
     * @return string 明文
     * @throws \RuntimeException 解密失敗
     */
    public function decrypt(string $ciphertext): string
    {
        // Base64 解碼 + 第二層 XOR 還原
        $decoded = $this->xorWithKey(base64_decode($ciphertext), $this->cryptKey);
        
        $tmp = '';
        // 還原：奇位為隨機金鑰，偶位為明文 ^ 金鑰
        for ($i = 0, $len = strlen($decoded); $i < $len; $i++) {
            $md5Char = $decoded[$i];
            $tmp .= $decoded[++$i] ^ $md5Char;
        }
        return $tmp;
    }

    /**
     * 核心 XOR 操作（實例金鑰 MD5 循環 XOR）
     */
    private function xorWithKey(string $data, string $key): string
    {
        $key = md5($key);
        $ctr = 0;
        $result = '';
        for ($i = 0, $len = strlen($data); $i < $len; $i++) {
            $ctr = ($ctr === strlen($key)) ? 0 : $ctr;
            $result .= $data[$i] ^ $key[$ctr++];
        }
        return $result;
    }

    public function __destruct()
    {
        $this->cryptKey = '';
    }
}

使用範例

<?php
require_once 'vendor/autoload.php';

use App\Security\SysCrypt;

$crypt = new SysCrypt('your-secret-master-key'); // 生產環境從環境變數/配置中心讀取
$original = 'user_id=12345&role=admin&expire=1735689600';

$encrypted = $crypt->encrypt($original);
echo "Encrypted: {$encrypted}\n";

$decrypted = $crypt->decrypt($encrypted);
echo "Decrypted: {$decrypted}\n";

// 驗證
var_dump($original === $decrypted); // bool(true)

安全性評估與使用建議

生產環境強化版關鍵改進

// 1. 使用密碼學安全隨機源
$encryptKey = bin2hex(random_bytes(16)); // 32 字元十六進制

// 2. 加入 HMAC 完整性驗證
$payload = $this->xorWithKey($tmp, $this->cryptKey);
$hmac = hash_hmac('sha256', $payload, $this->cryptKey, true);
return base64_encode($payload . $hmac);

// 3. 解密時先驗證 HMAC
$decoded = base64_decode($ciphertext);
$payload = substr($decoded, 0, -32);
$hmac = substr($decoded, -32);
if (!hash_equals(hash_hmac('sha256', $payload, $this->cryptKey, true), $hmac)) {
    throw new \RuntimeException('HMAC verification failed');
}

適用場景速查

• ✅ Session ID / CSRF Token 加密
• ✅ 內部微服務輕量級參數簽名
• ✅ 前端 Cookie 敏感欄位混淆
• ❌ 密碼儲存（請用 password_hash() / bcrypt / Argon2）
• ❌ 支付資訊、身分證號等高敏感資料（請用 AES-256-GCM / Libsodium）
• ❌ 跨系統/長期儲存加密資料（算法非標準，互操作性差）

理解算法邊界，在正確場景用正確工具，才是安全工程的基本功。