详解PHP数据压缩、加解密(pack, unpack)

开发技术作者： 2024-08-16 15:20:01

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，本文介绍了PHP数据压缩、加解密，有兴趣的可以了解一下。

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

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。

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。

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：

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：

class fileCacheException extends Exception{

}

//Key-Value型文件存储
class fileCache{
private $_file_header_size = 14;
private $_file_index_name;
private $_file_data_name;
private $_file_index;//索引文件句柄
private $_file_data;//数据文件句柄
private $_node_struct;//索引结点结构体
private $_inx_node_size = 36;//索引结点大小

public function __construct($file_index="filecache_index.dat",$file_data="filecache_data.dat"){
$this->_node_struct = array(
'next'=>array(1,'V'),'prev'=>array(1,'data_offset'=>array(1,//数据存储起始位置
'data_size'=>array(1,//数据长度
'ref_count'=>array(1,//引用此处，模仿PHP的引用计数销毁模式
'key'=>array(16,'H*'),//存储KEY
);

 $this->_file_index_name = $file_index; 
 $this->_file_data_name = $file_data; 

 if(!file_exists($this->_file_index_name)){ 
    $this->_create_index(); 
 }else{ 
    $this->_file_index = fopen($this->_file_index_name,"rb+"); 
 } 

 if(!file_exists($this->_file_data_name)){ 
    $this->_create_data(); 
 }else{ 
    $this->_file_data = fopen($this->_file_data_name,"rb+");//二进制存储需要使用b 
 }

}

//创建索引文件
private function _create_index(){
$this->_file_index = fopen($this->_file_index_name,"wb+");//二进制存储需要使用b
if(!$this->_file_index)
throw new fileCacheException("Could't open index file:".$this->_file_index_name);

 $this->_index_puts(0,'<'.'?php exit()?'.'>');//定位<a href="https://www.jb51.cc/tag/wenjian/" target="_blank" class="keywords">文件</a>流至起始位置0,放置<a href="https://www.jb51.cc/tag/PHP/" target="_blank" class="keywords">PHP</a><a href="https://www.jb51.cc/tag/biaoji/" target="_blank" class="keywords">标记</a>防止下载 
 $this->_index_puts($this->_file_header_size,pack("V1",0));

}

//创建存储文件
private function _create_data(){
$this->_file_data = fopen($this->_file_data_name,"wb+");//二进制存储需要使用b
if(!$this->_file_index)
throw new fileCacheException("Could't open index file:".$this->_file_data_name);

 $this->_data_puts(0,放置<a href="https://www.jb51.cc/tag/PHP/" target="_blank" class="keywords">PHP</a><a href="https://www.jb51.cc/tag/biaoji/" target="_blank" class="keywords">标记</a>防止下载

}

private function _index_puts($offset,$data,$length=false){
fseek($this->_file_index,$offset);

 if($length) 
 fputs($this->_file_index,$length); 
 else 
 fputs($this->_file_index,$data);

}

private function _data_puts($offset,$length=false){
fseek($this->_file_data,$offset);
if($length)
fputs($this->_file_data,$length);
else
fputs($this->_file_data,$data);
}

/**

文件锁
@param $is_block 是否独占、阻塞锁
*/
private function _lock($file_res,$is_block=true){
flock($file_res,$is_block ? LOCK_EX : LOCK_EX|LOCK_NB);
}

private function _unlock($file_res){
flock($file_res,LOCK_UN);
}

public function add($key,$value){
$key = md5($key);
$value = serialize($value);
$this->_lock($this->_file_index,true);
$this->_lock($this->_file_data,true);

 fseek($this->_file_index,$this->_file_header_size); 

 list(,$index_count) = unpack('V1',fread($this->_file_index,4)); 

 $data_size = filesize($this->_file_data_name); 

 fseek($this->_file_data,$data_size); 

 $value_size = strlen($value); 

 $this->_data_puts(filesize($this->_file_data_name),$value); 

 $node_data =  
 pack("V1V1V1V1V1H32",($index_count==0) ? 0 : $index_count*$this->_inx_node_size,filesize($this->_file_data_name),strlen($value),$key); 

 $index_count++; 

 $this->_index_puts($this->_file_header_size,$index_count,4); 

 $this->_index_puts($this->get_new_node_pos($index_count),$node_data); 

 $this->_unlock($this->_file_data); 
 $this->_unlock($this->_file_index);

}

public function get_new_node_pos($index_count){
return $this->_file_header_size + 4 + $this->_inx_node_size * ($index_count-1);
}

public function get_node($key){
$key = md5($key);
fseek($this->_file_index,$this->_file_header_size);
$index_count = fread($this->_file_index,4);

 if($index_count>0) { 
    for ($i=0; $i < $index_count ; $i++) {  
      fseek($this->_file_index,$this->_file_header_size + 4 + $this->_inx_node_size * $i); 
      $data = fread($this->_file_index,$this->_inx_node_size); 
      $node = unpack("V1next/V1prev/V1data_offset/V1data_size/V1ref_count/H32key",$data); 

      if($key == $node['key']){ 
         return $node; 
      } 
    } 
 }else{ 
    return null; 
 }

}

public function get_data($offset,$length){
fseek($this->_file_data,$offset);
return unserialize(fread($this->_file_data,$length));
}
}

//使用方法
$cache = new fileCache();
$cache->add('abcdefg','testabc');
$data = $cache->get_node('abcdefg');
print_r($data);
echo $cache->get_data($data['data_offset'],$data['data_size']);