作者：小蔣不素小蔣
來源：cnblogs.com/xjnotxj/p/12716981.html

最早在大學的時候，只知道用 MD5 來存用戶的賬號的密碼，但其實這非常不安全，而所用到的哈希函數，深入挖掘，也發(fā)現并不簡單……

一、普通的 Hash 函數

哈希（散列）函數是什么就不贅述了。

1、不推薦

RC4, MD4, MD5, SHA-0, SHA-1, DES, 2DES 等

2、推薦

SHA-2(SHA-256, SHA-384, SHA-512)、SHA-3、Blake2 等

美國國家標準和技術協會（NIST）宣布，2010 年后開始逐步取消 SHA-1 作為安全哈希算法的資格，取而代之的是其更強大的變異算法：SHA-224、SHA-256、SHA-384 和 SHA-512。無論是否遵循 NIST 的標準，至少使用 SHA-256 算法加密密碼總是好的。

二、應對普通哈希容易被破解的策略

就像攻與矛的互相增強，哈希函數哪怕用到 SHA-3 以上，都還是有被輕易破解的風險。于是我們有其他額外的辦法來解決這個問題。

1、加鹽（salt）

加鹽就是對目標字段哈希前，拼接上另一個字段（salt）。

注：鹽值加到字段之前較為普遍。

加鹽對防彩虹表很有效。

注意點：

• 鹽不能太短

• 鹽不能重復使用（否則一破解，所有的都遭殃）

• 鹽隨機變化（例如，雖用戶名不重復，但用戶名不能拿來當鹽）

• 鹽的本質是將無差別攻擊轉化為針對性攻擊。

1.1、【拓展】針對 salt 的另一種做法 —— HMAC

HMAC（Keyed-Hashing for Message Authentication）其實也是一種特殊的加鹽，只是這個 salt 用更安全的密鑰代替了。

具體介紹：

https://www.cnblogs.com/xjnotxj/p/11934756.html

2、慢哈希

高端的顯卡（GPU）和定制的硬件可以每秒進行數十億次哈希計算，因此這類攻擊依然可以很高效。為了降低攻擊者的效率，我們可以使用慢哈希，即迭代進行很多次哈希運算。

那么迭代多少次比較安全呢？來自 NIST 官方的建議：

• 2000 年 9 月，建議迭代一千次

• 2015 年 - 2018年，建議迭代一萬次

• 2017 年 6 月，建議迭代十萬次

三、密碼哈希函數（Password Hash）

密碼哈希函數（Password Hash）可以用來應對普通哈希容易被破解的問題（也用到了上面所提到的兩個策略）。

下面列舉的順序是按照時間順序，安全程度和推薦指數也逐級遞增。

1、PBKDF2

比較老，很少有人用了，略。

2、Bcrypt

這是我司目前用的。（不過有過時的隱患，建議換掉）

（1）介紹

bcrypt 是由 Niels Provos 和 DavidMazières 基于 Blowfish 密碼設計的密碼哈希函數，于 1999 年在 USENIX 上提出。

bcrypt 函數是 OpenBSD 和其他系統（包括某些 Linux 發(fā)行版，例如 SUSE Linux）的默認密碼哈希算法。

（2）使用（Node.js）

安裝：

npm?i?bcryptjs

bcryptjs 跟 C++ 的 bcrypt 兼容，但因為是純 JavaScript 編寫的，因此速度較慢（約 30％）。

用法：

//Sync 方法（Async 方法略）：??const?bcryptjs?=?require('bcryptjs');??//?1、生成?安全因子?? const?salt?=?bcrypt.genSaltSync(10);?? //?2、執(zhí)行?哈希函數?? const?password?=?bcryptjs.hashSync(plainPassword,?bcryptjs.genSaltSync(salt));??//?另一種方法：快速執(zhí)行?? const?SALT_FACTOR?=?10;?? const?password?=?bcryptjs.hashSync(plainPassword,?bcryptjs.genSaltSync(SALT_FACTOR));??//?3、比較是否相等?? bcryptjs.compareSync(plainPassword,?password);

注：代碼里出現的安全因子，值的大小決定了哈希函數會有多慢。（即慢哈希）

3、Scrypt

沒用過，略。

4、Argon2

（1）介紹

2013 年 NIST（美國國家標準與技術研究院）邀請了一些密碼學家一起，舉辦了密碼哈希競賽 PHC（Password Hashing Competition）。Argon2 在 2015 年 7 月贏得了冠軍。

大賽列出了參賽算法可能面臨的攻擊手段：

• 哈希算法破解（原值還原、哈希碰撞等）；

• 查詢表/彩虹表攻擊；

• CPU 優(yōu)化攻擊；

• GPU、FPGA、ASIC 等專用硬件攻擊；

• 旁路攻擊；

（2）使用（Node.js）

1、準備

You?can?skip?this?section?if?the?prebuilt?binaries?work?for?you.??You?MUST?have?a?node-gyp?global?install?before?proceeding?with?install,?along?with?GCC?>=?5?/?Clang?>=?3.3.?On?Windows,?you?must?compile?under?Visual?Studio?2015?or?newer.??node-argon2?works?only?and?is?tested?against?Node?>=10.0.0.??---??OSX?? To?install?GCC?>=?5?on?OSX,?use?homebrew:??$?brew?install?gcc?? Once?you've?got?GCC?installed?and?ready?to?run,?you?then?need?to?install?node-gyp,?you?must?do?this?globally:??$?npm?install?-g?node-gyp?? Finally,?once?node-gyp?is?installed?and?ready?to?go,?you?can?install?this?library,?specifying?the?GCC?or?Clang?binary?to?use:??$?CXX=g++-6?npm?install?argon2?? NOTE:?If?your?GCC?or?Clang?binary?is?named?something?different?than?g++-6,?you'll?need?to?specify?that?in?the?command.

2、安裝

npm?i?argon2

3、使用

const?argon2?=?require('argon2');??(async?()?=>?{??try?{??//?const?hash?=?await?argon2.hash("password");??//?更多選項（以下都是默認值）??const?hash?=?await?argon2.hash("password",?{??type:?argon2.argon2i,??hashLength:?32,?//?哈希函數輸出的字節(jié)長度(請注意，生成的哈希是使用Base64編碼的，因此長度將增加約1/3)??timeCost?:?3,?//?時間成本是哈希函數使用的通過次數（迭代次數）??memoryCost:?2?**?16,?//?默認?4096（單位?KB，即?4MB）??parallelism?:1,?//用于計算哈希值的線程數量。每個線程都有一個具有memoryCost大小的內存池??})??console.log("hash",?hash)??const?is?=?await?argon2.verify(hash,?"password")??console.log("is",?is)?//?true??}?catch?(err)?{??console.error("err",?err)??}?? })()

（3）參數

1、type：

• argon2d 更快且對GPU攻擊具有高度抵抗力，這對于加密貨幣很有用

• argon2i 速度較慢且可以抵御權衡攻擊，因此首選用于密碼哈希和密鑰派生

• argon2id 是上述內容的混合組合，可以抵抗GPU和權衡攻擊

因為我們是用于密碼的 hash，用默認的 argon2i 即可。Java知音公眾號內回復“面試題聚合”，送你一份面試題寶典！

2、（慢）哈希相關參數

①?memoryCost?內存開銷，它定義了內存的使用情況

好的起點是 0.75 *（RAM / number_of_users) 起步。

②?parallelism?并行程度，它定義了線程的數量

最佳起點是內核數。

③?timeCost?時間開銷，它定義了執(zhí)行的時間

建議在系統上運行它，并確定與內存和處理器使用時間限制相匹配的最大參數。

如前所述，本質是在安全性和可用性之間取得平衡。

3、其他參數

• salt：默認值是未設置，將生成加密安全的隨機鹽。

• saltLength：默認16。

• version：您不應更改此設置，因為最新版本更強大。

5、密碼哈希是如何解決普通哈希容易被破解的問題

上面介紹了 二、應對普通哈希容易被破解的策略 ，我們可以看看密碼哈希是如何運用并符合這些策略的。

（1）針對 salt

密碼哈希使用 CSPRNG（Cryptographically Secure Pseudo-Random Number Generator）密碼學安全偽隨機數生成器生成鹽。

CSPRNG 是加密安全（Cryptographically Secure）的，（加密安全的意思即）意味著用它產生的隨機數更加隨機，且不可預測。

普通的計算機隨機數算法并不是很隨機。

注：鹽值本身就在存在于哈希后的字符串中（其實還可能包括版本、慢哈希迭代次數等），當調用跟明文比對的方法時，模塊內部會提取出鹽值進行驗證。

（2）針對 慢哈希

Bcryoy 的安全因子和 Argon2的 timeCost 參數，都是針對慢哈希的配置。

6、結論

我司使用的 Bcrypt 其實在今年（2020年），已經不安全了，推薦至少使用 Scrypt，有條件上 Argon2。

四、常見問題

問1：我用我自己實現哈希算法，不用公開現成的，越古怪越好，壞人不就猜不到了嗎？

答：不建議。

首先介紹下密碼學上的柯克霍夫原則（Kerckhoffs's principle，也稱為柯克霍夫假說、公理、或定律），由奧古斯特·柯克霍夫在 19 世紀提出：即使密碼系統的任何細節(jié)已為人悉知，只要密匙（key，又稱密鑰或秘鑰）未泄漏，它也應是安全的。信息論的發(fā)明者克勞德·香農則改成說：“敵人了解系統”，這樣的說法則稱為香農箴言。

基于這個原則：

• 你自己實現的再古怪，畢竟你不是密碼專家，很難確保不被壞人破解（可能自己實現后看似復雜，實際更容易破解了）。

• 如果自己包含哈希算法的代碼泄露，它很脆弱，難保不會被壞人破解。

問2：既然現在都是 https，前端傳給后端的明文密碼，就懶得加哈希了，可以嗎？

還是建議前端也進行哈希（雖然前端的哈希算法容易暴露）。不要漏掉任何一個環(huán)節(jié)。

五、實操

Dropbox 公司曾公開分享過自己對用戶賬號的密碼加密的策略，使用了三層加密：

1、password

即明文密碼。

2、SHA512

在 bcrypt 前做 SHA512，是因為有些 bcrypt 實現會把散列值長度截至 72 字節(jié)，從而降低了密碼的熵值，而有的則允許變長密碼，這樣容易受到 DoS 攻擊。使用 SHA512 散列可以得到固定長度的 512 字節(jié)散列值，避免了上述的兩個問題。

”而有的則允許變長密碼，這樣容易受到 DoS 攻擊“，這句話我不是很理解，待寫。

3、bcrypt

上面說過，不贅述了。

4、AES256

AES256 會用到密鑰，俗稱胡椒粉（pepper）。密鑰需要被單獨存儲，最好存儲在外部系統：如物理上隔離的服務端、甚至特殊的硬件設備（如 YubiHSM） 。

這里的 AES256 也可以用 HMAC 代替。不過前者安全性更好些。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的数据库里账号的密码，这样存放最安全！的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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