sodium_crypto_stream_xchacha20_xor_ic — Funktion · PHP-Referenz

Signatur

sodium_crypto_stream_xchacha20_xor_ic(string $message, string $nonce, int $counter, string $key): string

Beschreibung

sodium_crypto_stream_xchacha20_xor_ic ist eine Variante der XChaCha20-Stromverschlüsselung, die zusätzlich einen initialen Block-Zähler (initial counter, kurz ic) entgegennimmt. Dadurch lassen sich Nachrichten ab einem bestimmten Block-Offset verschlüsseln oder entschlüsseln, ohne den gesamten Datenstrom ab Byte 0 erzeugen zu müssen.

Die Funktion ist symmetrisch: Derselbe Aufruf mit identischen Parametern entschlüsselt einen zuvor verschlüsselten Chiffretext. Sie eignet sich daher für Szenarien, in denen Teilbereiche großer Datenmengen parallel oder unabhängig voneinander verarbeitet werden sollen – etwa beim segmentierten Verschlüsseln von Dateien.

Wichtig: Diese Funktion bietet keinerlei Authentifizierung oder Integritätsschutz. Ohne eine zusätzliche MAC- oder AEAD-Konstruktion (z. B. sodium_crypto_aead_xchacha20poly1305_ietf_encrypt) können manipulierte Chiffretexte nicht erkannt werden. Im Normalfall sollten AEAD-Primitiven bevorzugt werden.

Jede Kombination aus Nonce und Schlüssel darf nur für eine einzige Nachricht verwendet werden. Wiederverwendung derselben Nonce mit demselben Schlüssel bricht die Vertraulichkeit vollständig.

Parameter

Name	Typ	Beschreibung
$message Pflicht	string	Die Klartextnachricht, die verschlüsselt werden soll, bzw. der Chiffretext, der entschlüsselt werden soll. Die Länge des Rückgabewerts ist identisch mit der Länge dieser Eingabe.
$nonce Pflicht	string	Eine 192-Bit-Nonce (24 Byte). Muss für jede Nachricht eindeutig sein, die mit demselben Schlüssel verschlüsselt wird. Die Konstante `SODIUM_CRYPTO_STREAM_XCHACHA20_NONCEBYTES` (= 24) gibt die erforderliche Länge an.
$counter Pflicht	int	Der initiale Block-Zähler. Gibt an, bei welchem 64-Byte-Block des Schlüsselstroms die Verschlüsselung beginnt. Ein Wert von `0` entspricht dem normalen Verhalten ohne Offset.
$key Pflicht	string	Der geheime 256-Bit-Schlüssel (32 Byte). Sollte mit `sodium_crypto_stream_xchacha20_keygen()` erzeugt werden. Die Konstante `SODIUM_CRYPTO_STREAM_XCHACHA20_KEYBYTES` (= 32) gibt die erforderliche Länge an.

Rückgabewert

Typ

string

Beschreibung

Gibt den verschlüsselten (oder entschlüsselten) Binär-String zurück. Die Länge entspricht exakt der Länge von message. Im Fehlerfall wird eine SodiumException geworfen.

Beispiele

Einfache Ver- und Entschlüsselung mit initialem Zähler 0

<?php
$key   = sodium_crypto_stream_xchacha20_keygen();
$nonce = random_bytes(SODIUM_CRYPTO_STREAM_XCHACHA20_NONCEBYTES);

$message    = 'Geheime Nachricht';
$ciphertext = sodium_crypto_stream_xchacha20_xor_ic($message, $nonce, 0, $key);

// Entschlüsseln: gleicher Aufruf mit identischen Parametern
$decrypted = sodium_crypto_stream_xchacha20_xor_ic($ciphertext, $nonce, 0, $key);

echo $decrypted; // Geheime Nachricht

Geheime Nachricht

Segmentierte Verschlüsselung einer großen Datei mit Block-Offset

<?php
// Schlüssel und Nonce einmalig erzeugen und sicher speichern
$key   = sodium_crypto_stream_xchacha20_keygen();
$nonce = random_bytes(SODIUM_CRYPTO_STREAM_XCHACHA20_NONCEBYTES);

$blockSize = 64; // XChaCha20 arbeitet intern mit 64-Byte-Blöcken
$data      = str_repeat('A', 256); // 256 Byte Dummy-Daten

// Segmente einzeln verschlüsseln; jedes Segment beginnt am richtigen Offset
$ciphertextParts = [];
for ($i = 0; $i < 4; $i++) {
    $segment              = substr($data, $i * $blockSize, $blockSize);
    $ciphertextParts[$i]  = sodium_crypto_stream_xchacha20_xor_ic(
        $segment,
        $nonce,
        $i,  // Block-Zähler entspricht dem Segment-Index
        $key
    );
}

$fullCiphertext = implode('', $ciphertextParts);

// Gesamten Chiffretext auf einmal entschlüsseln (zum Vergleich)
$decryptedFull = sodium_crypto_stream_xchacha20_xor_ic($fullCiphertext, $nonce, 0, $key);

echo ($decryptedFull === $data) ? 'Daten korrekt rekonstruiert' : 'Fehler!';

Daten korrekt rekonstruiert

// Wichtig · Fallstricke

Keine Authentifizierung: Diese Funktion schützt ausschließlich die Vertraulichkeit. Angreifer können den Chiffretext unbemerkt manipulieren (Bit-Flipping-Angriffe). Für die meisten Anwendungsfälle ist sodium_crypto_aead_xchacha20poly1305_ietf_encrypt die deutlich sicherere Wahl.

Nonce-Wiederverwendung ist fatal: Wird dieselbe (Nonce, Schlüssel)-Kombination für zwei verschiedene Nachrichten genutzt, kann ein Angreifer durch XOR beider Chiffretexte den Klartext beider Nachrichten rekonstruieren.

Verfügbarkeit: Die Funktion erfordert libsodium ≥ 1.0.18 und ist in PHP ab Version 8.1 standardmäßig enthalten. In älteren PHP-Versionen steht sie über die sodium-Extension ggf. nicht zur Verfügung.

Siehe auch

sodium_crypto_stream_xchacha20_xor sodium_crypto_stream_xchacha20_keygen sodium_crypto_aead_xchacha20poly1305_ietf_encrypt sodium_crypto_stream_xor