使用PHP解密OpenSSL AES-256-CBC加密文件

本文详细介绍了如何在PHP中解密由OpenSSL使用AES-256-CBC模式、PBKDF2密钥派生函数加密的文件。教程将深入解析OpenSSL加密文件的内部格式，包括盐值（Salt）的提取方法，以及如何利用openssl_pbkdf2函数正确派生出加密密钥（Key）和初始化向量（IV）。通过逐步指导和提供完整的PHP代码示例，帮助开发者理解并实现跨平台的文件解密操作，确保数据安全与兼容性。

PHP解密OpenSSL AES-256-CBC加密文件指南

在跨平台数据交互中，使用OpenSSL命令行工具进行文件加密是一种常见做法。例如，以下Bash命令可以将字符串“hello world”加密并保存到crypt文件中：

echo 'hello world' | openssl enc -pass pass:MYPASSWORD -aes-256-cbc -md sha3-256 -pbkdf2 -iter 10000 -out crypt

然而，要在PHP环境中解密此类文件，需要深入理解OpenSSL的加密输出格式以及PHP openssl_pbkdf2 和 openssl_decrypt 函数的正确用法。本教程将详细阐述解密过程中的关键步骤和参数配置。

1. 理解OpenSSL加密文件的内部格式

OpenSSL在加密文件时，为了增强安全性并支持密钥派生，会在密文数据前添加特定的头部信息。对于使用-pbkdf2选项的加密，其输出文件的起始部分遵循以下非标准但普遍接受的格式：

• 前8字节： 固定字符串 Salted__。
• 紧随其后的8字节： 实际用于密钥派生函数的盐值（Salt）。

这意味着，在获取密文内容之前，我们必须首先从文件头部提取这16个字节，特别是其中的8字节盐值。

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2. 密钥（Key）和初始化向量（IV）的派生

OpenSSL在加密时，密钥（Key）和初始化向量（IV）并非随机生成，而是通过密码（Password）和盐值（Salt）使用密钥派生函数（KDF）共同派生而来。在上述Bash命令中，我们指定了PBKDF2作为KDF。

在PHP中，openssl_pbkdf2 函数用于执行此密钥派生过程。一个关键但常被忽视的细节是，openssl_pbkdf2 的返回值是一个拼接了密钥和IV的单一字符串。这意味着你需要根据加密算法的特性，从这个派生出的字符串中正确地截取密钥和IV。

• 密钥长度： 对于AES-256算法，密钥长度为256位，即32字节。
• IV长度： 对于AES-CBC模式，IV的长度通常与块大小相同，对于AES，块大小为128位，即16字节。你可以使用 openssl_cipher_iv_length(‘aes-256-cbc’) 函数动态获取IV长度。

因此，openssl_pbkdf2 的 key_length 参数应设置为密钥长度与IV长度之和，即 32 + 16 = 48 字节。

此外，iterations（迭代次数）和 digest_algo（摘要算法）参数对于PBKDF2的安全性至关重要。根据NIST（美国国家标准与技术研究院）的建议，迭代次数应尽可能大，通常至少10,000次，并且应使用安全的哈希算法，如SHA-3（sha3-256）。这些参数应与加密时使用的参数保持一致。

3. PHP解密实现步骤

以下是使用PHP解密OpenSSL AES-256-CBC加密文件的详细步骤和代码示例：

1. 读取加密文件内容： 使用 file_get_contents() 读取整个加密文件的二进制内容。
2. 提取盐值： 从文件内容的第9个字节开始（索引为8），截取8个字节作为盐值。
3. 派生密钥和IV： 调用 openssl_pbkdf2() 函数，传入原始密码、提取的盐值、计算好的 key_length、迭代次数和摘要算法，得到一个包含密钥和IV的派生字符串。
4. 分离密钥和IV： 从派生字符串中截取前32个字节作为密钥，其余的16个字节作为IV。
5. 准备密文： 从文件内容的第17个字节开始（索引为16），截取剩余的所有内容作为实际的密文。
6. 执行解密： 使用 openssl_decrypt() 函数，传入密文、加密算法、密钥和IV，获取解密后的原始数据。

<?php
/**
* 解密由OpenSSL使用AES-256-CBC和PBKDF2加密的文件。
*
* @param string $filePath 加密文件的路径。
* @param string $password 加密时使用的密码。
* @return string|false 解密后的原始字符串，失败返回false。
*/
function decryptOpensslFile(string $filePath, string $password)
{
// 1. 读取加密文件内容
$content = file_get_contents($filePath);
if ($content === false) {
error_log("无法读取文件: " . $filePath);
return false;
}
// 确保文件内容足够长，至少包含Salted__和Salt (16字节)
if (mb_strlen($content, '8bit') < 16) {
error_log("文件内容过短，不符合OpenSSL加密格式。");
return false;
}
// 检查是否包含OpenSSL的Salted__头部
if (mb_substr($content, 0, 8, '8bit') !== 'Salted__') {
error_log("文件头部不包含'Salted__'标识，可能不是OpenSSL加密文件或格式不匹配。");
return false;
}
// 2. 提取盐值 (Salt)
// 盐值位于'Salted__'之后，共8字节
$salt = mb_substr($content, 8, 8, '8bit');
// 定义加密算法和相关参数
$cipherAlgo = 'aes-256-cbc';
$keyLength = 32; // AES-256的密钥长度为32字节 (256位)
$ivLength = openssl_cipher_iv_length($cipherAlgo); // AES-CBC的IV长度通常为16字节 (128位)
$derivedKeyLength = $keyLength + $ivLength; // 派生密钥的总长度 (Key + IV)
// 推荐的PBKDF2迭代次数和摘要算法 (与加密时保持一致)
$iterations = 10000;
$digestAlgo = 'sha3-256';
// 3. 派生密钥 (Key) 和初始化向量 (IV)
// openssl_pbkdf2 返回的是 Key 和 IV 的拼接字符串
$derivedKey = openssl_pbkdf2(
$password,
$salt,
$derivedKeyLength, // 派生总长度
$iterations,
$digestAlgo
);
if ($derivedKey === false) {
error_log("PBKDF2密钥派生失败。");
return false;
}
// 4. 分离密钥和IV
$key = mb_substr($derivedKey, 0, $keyLength, '8bit');
$iv = mb_substr($derivedKey, $keyLength, $ivLength, '8bit');
// 5. 准备密文
// 密文从'Salted__'和Salt之后开始 (跳过前16字节)
$cipherText = mb_substr($content, 16, encoding: '8bit');
// 6. 执行解密
$decryptedData = openssl_decrypt($cipherText, $cipherAlgo, $key, OPENSSL_RAW_DATA, $iv);
if ($decryptedData === false) {
error_log("文件解密失败。错误信息: " . openssl_error_string());
return false;
}
return $decryptedData;
}
// 示例用法
$encryptedFilePath = 'crypt'; // 替换为你的加密文件路径
$decryptionPassword = 'MYPASSWORD'; // 替换为加密时使用的密码
$decryptedContent = decryptOpensslFile($encryptedFilePath, $decryptionPassword);
if ($decryptedContent !== false) {
echo "解密成功:\n";
echo $decryptedContent;
} else {
echo "解密失败，请检查日志。";
}
?>

4. 注意事项与最佳实践

• 二进制安全： 在处理加密数据时，务必使用 mb_substr 并指定 8bit 编码，以确保函数按字节而非字符处理数据，避免多字节字符编码问题导致的数据损坏。
• 参数一致性： 解密时使用的密码、PBKDF2迭代次数、摘要算法、加密算法（如AES-256-CBC）必须与加密时使用的参数完全一致，否则解密将失败。
• 错误处理： 在生产环境中，应加入更完善的错误处理机制，例如检查 file_get_contents、openssl_pbkdf2 和 openssl_decrypt 的返回值，并记录错误日志。
• 密码安全： 实际应用中，不应将密码硬编码在代码中，而应通过安全的方式（如环境变量、安全配置管理系统）进行管理。
• OpenSSL版本： 本教程基于OpenSSL 1.1.1及以上版本行为。旧版本可能在某些细节上有所不同，但核心原理相似。

总结

通过以上步骤和代码示例，你现在应该能够成功地在PHP中解密由OpenSSL命令行工具加密的文件。理解OpenSSL的内部文件格式，特别是盐值的存储方式，以及PBKDF2如何派生密钥和IV，是实现跨平台解密的关键。遵循本教程中的指导和最佳实践，可以确保你的数据解密过程既安全又可靠。