簡單的文字檔編碼

文件資料通常需要作一些加密處理，避免一眼就能看清楚文件的內容，然後再用相同的方式作解密文件。我們用範例程式碼來說明一下幾個簡單的文件資料編碼方式。

• １對１字元交換方式
• 0xFF 的 XOR 字元 運算方式
• 字元移位方式

第一種：１對１字元交換方式。這一種的方式如同 PHP的str_rot13的函式一樣，為固定的英文字母作交換。下面範例是用PHP實作 str_rot13的方式：


<?php
class String1
{
    // 搜尋字元組
    public static $rot13_from = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";
    // 替換字元組
    public static $rot13_to   = "nopqrstuvwxyzabcdefghijklmNOPQRSTUVWXYZABCDEFGHIJKLM";
    public static function encode ($str)
    {
        preg_match_all('/[a-zA-Z]/', self::$rot13_from, $rot13_search_array);
        preg_match_all('/[a-zA-Z]/', self::$rot13_to, $rot13_replace_array);
        // 組合成陣列 array('a' => 'n', 'b' => 'o' .... 的陣列
        $tr = array_combine($rot13_search_array[0], $rot13_replace_array[0]);
        // 轉換資料
        return strtr($str, $tr);
    }
    public static function decode ($str)
    {
        return self::encode($str);
    }
}
$str = "PHP: Hypertext Preprocessor";
echo str_rot13($str);
echo "\r\n";
echo $rot13 = String1::encode($str);
echo "\r\n";
echo str_rot13($rot13);
echo "\r\n";
echo String1::decode($rot13);
?>

我們可以再String1 這個類別內的encode方法，看到使用 preg_match_all 用正規表示式將定義的固定字串的字元抓取到陣列內，並且再使用array_combine 將兩陣列組合成為一個索引值和資料值對應的陣列。如所引值為 a 那麼對應的值為 n，所引值為 b 那麼其對應的值為 o。之後用 strtr 這個函式將字串依照陣列定義作資料轉換。
上面範例的輸出結果：

CUC: Ulcregrkg Cercebprffbe


CUC: Ulcregrkg Cercebprffbe

PHP: Hypertext Preprocessor

PHP: Hypertext Preprocessor

這個觀念可以延伸到0x00 - 0xff 字元作成對應表，再將資料作轉換也可以。


第二種：0xFF 的 XOR 字元 運算方式。其實只是個簡單運算，如將 0x01 作一下和0xFF的 XOR 運算，那麼得到的結果為0xFE，反之0xFE再作一次 0xFF的XOR 運算則得到 0x01的值。
下面這個範例程式則是將所有的字元都作了一下0xFF的XOR 運算。

<?php
class String2
{
    public static function encode ($str)
    {
        $len = strlen($str);
        for ($i = 0; $i < $len; $i ++) {
            $word .= chr(ord($str[$i]) ^ 0xff);
        }
        return $word;
    }
    public static function decode ($str)
    {
        return self::encode($str);
    }
}
$str = "PHP: Hypertext Preprocessor";
echo $str = String2::encode($str);
echo "\r\n";
echo String2::decode($str);
?>

輸出結果：

窈級葽????蒍?????


PHP: Hypertext Preprocessor

其實這個應用並不是只有對0xFF作XOR運算，而是用資料最大字元，這邊使用0xFF是因為所有字元最大的是0xFF，而再設計時，可以稍為調整一下，會得到不一樣的結果。


第三種：字元移位方式。這個方式其實是將字元值往前推或往後推幾位數。如將 a 往前推兩位則變為c，b則便為d。下面的程式範例則是依照這個觀念設計：

<?php
class String3
{
    private static $shift = 0x02;
    public static function encode ($str = "")
    {
        $len = strlen($str);
        for ($i = 0; $i < $len; $i ++) {
            $chr = ord($str[$i]);
            $chr = ($chr + self::$shift > 0xff)
                 ? $chr + self::$shift - 0xff
                 : $chr + self::$shift;
            $word .= chr($chr);
        }
        return $word;
    }
    public function decode ($str)
    {
        $len = strlen($str);
        for ($i = 0; $i < $len; $i ++) {
            $chr = ord($str[$i]);
            $chr = ($chr - self::$shift < 0x00)
                 ? $chr - self::$shift + 0xff
                 : $chr - self::$shift;
            $word .= chr($chr);
        }
        return $word;
    }
}
$str = "PHP: Hypertext Preprocessor";
echo "\r\n";
echo $str = String3::encode($str);
echo "\r\n";
echo String3::decode($str);
?>

這個範例是字元往前移動的範例，我們可以看到 String3這個類別內的encode這個方法作了一些處理，當字元移位後值超過0xFF，則減掉0xFF,而再decode反解時，則是低於0x00時，要往後開始算。

範例的執行結果：

RJR<"J{rgtvgzv"Rtgrtqeguuqt


PHP: Hypertext Preprocessor

其實整個程式反之可以將String3:decode 當編碼用，而將String3:encode當解碼用。這樣就是將位元往後移的方式。

粗略寫了三個固定字元的編碼方式，希望這篇能讓學弟了解一下加密基礎。但加密也不一定是固定字元的方式。

舉個簡單的例子：將0xFF這個字元作一下位元位移運算子運算，如 0xFF << 0x02 則資料便成0x3FC。但是如果用 0x3FC >> 0x02 則資料又變成0xFF。

總而言之，這些基礎可以交錯應用，就可以作出自己訂的文件加解密規則囉。