PHP数据压缩、加解密(pack, unpack)

网络通信、文件存储中经常需要交换数据，为了减少网络通信流量、文件存储大小以及加密通信规则，经常需要对数据进行双向加解密以保证数据的安全。

PHP中实现此功能主要需要使用的函数主要是pack及unpack函数

pack

压缩资料到位字符串之中。

语法: string pack(string format, mixed [args]...);

返回值: 字符串

本函数用来将资料压缩打包到位的字符串之中。

a - NUL- 字符串填满[padded string] 将字符串空白以 NULL 字符填满

A - SPACE- 字符串填满[padded string]

h – 十六进制字符串，低“四位元”[low nibble first] (低位在前)

H - 十六进制字符串，高“四位元”[high nibble first](高位在前)

c – 带有符号的字符

C – 不带有符号的字符

s – 带有符号的短模式[short]（通常是16位，按机器字节顺序）

S – 不带有符号的短模式[short]（通常是16位，按机器字节排序）

n -不带有符号的短模式[short]（通常是16位，按大endian字节排序）

v -不带有符号的短模式[short]（通常是16位，按小endian字节排序）

i – 带有符号的整数（由大小和字节顺序决定）

I – 不带有符号的整数（由大小和字节顺序决定）

l– 带有符号的长模式[long]（通常是32位，按机器字节顺序）

L – 不带有符号的长模式[long]（通常是32位，按机器字节顺序）

N – 不带有符号的长模式[long]（通常是32位，按大edian字节顺序）

V– 不带有符号的长模式[long]（通常是32位，按小edian字节顺序）

f –浮点（由大小和字节顺序决定）

d – 双精度（由大小和字节顺序决定）

x – 空字节[NUL byte]

X- 后面一个字节[Back up one byte](倒回一位)

unpack

解压缩位字符串资料。

语法: string pack(string format, mixed [args]...);

返回值: 数组

本函数用来将位的字符串的资料解压缩。本函数和 Perl 的同名函数功能用法完全相同。

案例一、pack实现缩减文件数据存储大小

[php]  view plain copy

1. <?php  
2. //存储整数1234567890  
3. file_put_contents("test.txt", 1234567890);  

此时test.txt的文件大小是10byte。 注意此时文件大小是10字节，实际占用空间大小是1KB 。

上面存储的整数实际是以字符串形式存储于文件test.txt中。

但如果以整数的二进制字符串存jy储，将会缩减至4byte。

[php]  view plain copy

1. <?php  
2. print_r(unpack("i", file_get_contents("test.txt")));  

案例二、数据加密

以字符串形式存储一段有意义数据，7-110-abcdefg-117。

字符"-"分割后，第一位表示字符串长度，第二位表示存储位置，第三位表示实际存储的字符串，第四位表示结尾位置。

[php]  view plain copy

1. <?php  
2. file_put_contents("test.txt", "7-110-abcdefg-117");  

上述方法缺点：

一、数据存储大小

二、数据以明文方式存储，如果是任何敏感信息，都可能造成不安全访问。

三、文件存储大小，以不规则方式递增。

加密：

[php]  view plain copy

1. <?php  
2. file_put_contents("test.txt", pack("i2a7i1", 7, 110, "abcdefg", 117));  

存储一段数据，加密格式为：整数2位长度字符串10位长度整数1位长度。

优点：

一、数据大小最优化

二、在不知道"i2a7i1"这样的压缩格式时，即使拿到文件，也无法正确读出二进制文件转化为明文。

三、数据增加时，文件存储大小是等量递增。每次都是以19byte递增。

案例三、key-value型文件存储

存储生成的文件为两个：索引文件，数据文件

文件中数据存储的格式如下图：

代码实现：

[php]  view plain copy

1. <?php  
2. error_reporting(E_ALL);  
3.   
4. class fileCacheException extends Exception{  
5.   
6. }  
7.   
8. //Key-Value型文件存储  
9. class fileCache{  
10.      private $_file_header_size = 14;  
11.      private $_file_index_name;  
12.      private $_file_data_name;  
13.      private $_file_index;//索引文件句柄  
14.      private $_file_data;//数据文件句柄  
15.      private $_node_struct;//索引结点结构体  
16.      private $_inx_node_size = 36;//索引结点大小  
17.   
18.      public function __construct($file_index="filecache_index.dat", $file_data="filecache_data.dat"){  
19.           $this->_node_struct = array(  
20.                'next'=>array(1, 'V'),  
21.                'prev'=>array(1, 'V'),  
22.               'data_offset'=>array(1,'V'),//数据存储起始位置  
23.               'data_size'=>array(1,'V'),//数据长度  
24.               'ref_count'=>array(1,'V'),//引用此处，模仿PHP的引用计数销毁模式  
25.               'key'=>array(16,'H*'),//存储KEY  
26.           );  
27.   
28.           $this->_file_index_name = $file_index;  
29.           $this->_file_data_name = $file_data;  
30.   
31.           if(!file_exists($this->_file_index_name)){  
32.                $this->_create_index();  
33.           }else{  
34.                $this->_file_index = fopen($this->_file_index_name, "rb+");  
35.           }  
36.   
37.           if(!file_exists($this->_file_data_name)){  
38.                $this->_create_data();  
39.           }else{  
40.                $this->_file_data = fopen($this->_file_data_name, "rb+");//二进制存储需要使用b  
41.           }  
42.      }  
43.   
44.      //创建索引文件  
45.      private function _create_index(){  
46.           $this->_file_index = fopen($this->_file_index_name, "wb+");//二进制存储需要使用b  
47.           if(!$this->_file_index)   
48.                throw new fileCacheException("Could't open index file:".$this->_file_index_name);  
49.   
50.           $this->_index_puts(0, '<'.'?php exit()?'.'>');//定位文件流至起始位置0, 放置php标记防止下载  
51.           $this->_index_puts($this->_file_header_size, pack("V1", 0));  
52.      }  
53.   
54.   
55.      //创建存储文件  
56.      private function _create_data(){  
57.           $this->_file_data = fopen($this->_file_data_name, "wb+");//二进制存储需要使用b  
58.           if(!$this->_file_index)   
59.                throw new fileCacheException("Could't open index file:".$this->_file_data_name);  
60.   
61.           $this->_data_puts(0, '<'.'?php exit()?'.'>');//定位文件流至起始位置0, 放置php标记防止下载  
62.      }  
63.   
64.      private function _index_puts($offset, $data, $length=false){  
65.           fseek($this->_file_index, $offset);  
66.   
67.           if($length)  
68.           fputs($this->_file_index, $data, $length);  
69.           else  
70.           fputs($this->_file_index, $data);  
71.      }  
72.   
73.      private function _data_puts($offset, $data, $length=false){  
74.           fseek($this->_file_data, $offset);  
75.           if($length)  
76.           fputs($this->_file_data, $data, $length);  
77.           else  
78.           fputs($this->_file_data, $data);  
79.      }  
80.   
81.      /** 
82.      * 文件锁 
83.      * @param $is_block 是否独占、阻塞锁 
84.      */  
85.      private function _lock($file_res, $is_block=true){  
86.           flock($file_res, $is_block ? LOCK_EX : LOCK_EX|LOCK_NB);  
87.      }  
88.   
89.      private function _unlock($file_res){  
90.           flock($file_res, LOCK_UN);  
91.      }  
92.   
93.      public function add($key, $value){  
94.           $key = md5($key);  
95.           $value = serialize($value);  
96.           $this->_lock($this->_file_index, true);  
97.           $this->_lock($this->_file_data, true);  
98.   
99.           fseek($this->_file_index, $this->_file_header_size);  
100.   
101.           list(, $index_count) = unpack('V1', fread($this->_file_index, 4));  
102.   
103.           $data_size = filesize($this->_file_data_name);  
104.   
105.           fseek($this->_file_data, $data_size);  
106.   
107.           $value_size = strlen($value);  
108.   
109.           $this->_data_puts(filesize($this->_file_data_name), $value);  
110.   
111.           $node_data =   
112.           pack("V1V1V1V1V1H32", ($index_count==0) ? 0 : $index_count*$this->_inx_node_size, 0, filesize($this->_file_data_name), strlen($value), 0, $key);  
113.   
114.           $index_count++;  
115.   
116.           $this->_index_puts($this->_file_header_size, $index_count, 4);  
117.   
118.           $this->_index_puts($this->get_new_node_pos($index_count), $node_data);  
119.   
120.           $this->_unlock($this->_file_data);  
121.           $this->_unlock($this->_file_index);  
122.      }  
123.   
124.      public function get_new_node_pos($index_count){  
125.           return $this->_file_header_size + 4 + $this->_inx_node_size * ($index_count-1);  
126.      }  
127.   
128.      public function get_node($key){  
129.           $key = md5($key);  
130.           fseek($this->_file_index, $this->_file_header_size);  
131.           $index_count = fread($this->_file_index, 4);  
132.   
133.           if($index_count>0) {  
134.                for ($i=0; $i < $index_count ; $i++) {   
135.                     fseek($this->_file_index, $this->_file_header_size + 4 + $this->_inx_node_size * $i);  
136.                     $data = fread($this->_file_index, $this->_inx_node_size);  
137.                     $node = unpack("V1next/V1prev/V1data_offset/V1data_size/V1ref_count/H32key", $data);  
138.   
139.                     if($key == $node['key']){  
140.                          return $node;  
141.                     }  
142.                }  
143.           }else{  
144.                return null;  
145.           }  
146.      }  
147.   
148.      public function get_data($offset, $length){  
149.           fseek($this->_file_data, $offset);  
150.           return unserialize(fread($this->_file_data, $length));  
151.      }  
152. }  
153.   
154. //使用方法  
155. $cache = new fileCache();  
156. $cache->add('abcdefg' , 'testabc');  
157. $data = $cache->get_node('abcdefg');  
158. print_r($data);  
159. echo $cache->get_data($data['data_offset'], $data['data_size']);  

案例四、socket通信加密

通信双方都定义好加密格式:

例如：

[php]  view plain copy

1. $LOGIN = array(  
2.      'COMMAND'=>array('a30', 'LOGIN'),  
3.      'DATA'=>array('a30', 'HELLO')  
4. );  
5.   
6. $LOGOUT = array(  
7.      'COMMAND'=>array('a30', 'LOGOUT'),  
8.      'DATA'=>array('a30', 'GOOD BYE')  
9. );  
10.   
11. $LOGIN_SUCCESS = array(  
12.      'COMMAND'=>array('a30', 'LOGIN_SUCCESS'),  
13.      'DATA'=>array('V1', 1)  
14. );  
15.   
16. $LOGOUT_SUCCESS = array(  
17.      'COMMAND'=>array('a30', 'LOGIN_SUCCESS'),  
18.      'DATA'=>array('V1', time())  
19. );  

服务器端与客户端根据解析COMMAND格式，找到对应的DATA解码方式，得到正确的数据