安全密码存储

作为软件开发者，其中最重要的一个责任就是保护用户的个人信息，如果用户没有相关的技术知识，他们在使用我们的服务的时候别无选择只能信任我们。可惜的是，当我们调查关于密码的处理的时候，我们发现有各种不同的处理方式，而这些方式有很多都不安全。虽然构建一个完全安全的系统是不可能的，但是我们可以通过一些简单的步骤让我们的密码存储足够安全。

 

不应该：

首先让我们看看当我们构建一个需要用户认证的系统的时候不应该怎么做。

在不得已的时候不要自己存储用户的认证信息。我们可以考虑使用OAuth的提供者例如Google、Facebook。如果构建企业内部的应用，可以考虑使用已有的内部认证服务，例如企业LDAP或者Kerberos服务。无论是面向公众的还是面向内部的应用程序，用户会喜欢这个应用，因为他不需要多记住一个ID和密码，同时也少了受黑客攻击的危险。

如果你必须存储认证信息，不要存储明文密码。这句话就不解释了。

不要使用可逆的加密方式，除非你在某种状况下真的需要查出来明文密码。因为在进行用户身份验证的时候并不需要明文密码去比对。

不要使用过时的哈希算法，例如md5，在现在这个社会，有人可以通过构建一个超大的md5库来反向的查询出明文。换句话说md5哈希基本上没什么用，你要是不相信可以拿这个密文（569a70c2ccd0ac41c9d1637afe8cd932）去 http://www.md5hacker.com/ 上看看，几秒内就可以查出明文了。

 

应该：

说完了不应该做的，就说说应该做的：

选择一个单向（不可逆）的加密算法。就像我上面说的一样，仅仅存储加密后的用户密码，用户每次认证就使用相同的算法加密后比对就可以了。

选择一个你的应用可以承受的最慢的加密算法。任何现代的加密算法都支持在加密的时候接受参数从而使加密时间延长，而解密也自然就更难。（例如PBKDF2，可以通过制定迭代的次数来实现）。为什么慢了好呢？因为用户几乎不会关心他为了认证自己的账户额外的花销了100ms。但是黑客就不同了，当他进行上10亿次的尝试计算的时候，就有他喝一壶的了。

选择一个流行的算法。美国国家标准与技术研究院推荐使用PBKDF2加密密码。

 

PBKDF2

在我给出示例代码前，让我们先来看看PBKDF2算法。

美国国家标准与技术研究院推荐。

可以通过调整key来扩展，从而避免暴力破解。通过key扩展的基本思路是，在将密码哈希后，再使用key加上哈希值再使用相同的算法进行多次的哈希。如果黑客尝试去破解的话，他会因此多花费几十亿次计算的时间。前面提到过，越慢越好，PBKDF2可以通过指定迭代次数，你想让他多慢，他就有多慢。

通过加盐的方式预防彩虹表的破解方式。盐是一个添加到用户的密码哈希过程中的一段随机序列。这个机制能够防止通过预先计算结果的彩虹表破解。每个用户都有自己的盐，这样的结果就是即使用户的密码相同，通过加盐后哈希值也将不同。然而，在将盐与密文存储的位置上有很多矛盾的地方，有的时候将两者存在一起比较方便，有的时候为了安全考虑又不得不将两者分开存储。由于PBKDF2算法通过key的机制避免了暴力破解，我觉得没必要将盐隐藏起来，就跟密文存储在同一个位置。

不需要额外的库或者工具，这是一个开源的实现，在工作环境中能很方便的使用。

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import java.security.NoSuchAlgorithmException; import java.security.SecureRandom; import java.security.spec.InvalidKeySpecException; import java.security.spec.KeySpec; import java.util.Arrays; import javax.crypto.SecretKeyFactory; import javax.crypto.spec.PBEKeySpec;   public class PasswordEncryptionService {     public boolean authenticate(String attemptedPassword, byte[] encryptedPassword, byte[] salt)             throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeySpecException {         // Encrypt the clear-text password using the same salt that was used to         // encrypt the original password         byte[] encryptedAttemptedPassword = getEncryptedPassword(attemptedPassword, salt);           // Authentication succeeds if encrypted password that the user entered         // is equal to the stored hash         return Arrays.equals(encryptedPassword, encryptedAttemptedPassword);     }       public byte[] getEncryptedPassword(String password, byte[] salt)             throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeySpecException {         // PBKDF2 with SHA-1 as the hashing algorithm. Note that the NIST         // specifically names SHA-1 as an acceptable hashing algorithm for PBKDF2         String algorithm = "PBKDF2WithHmacSHA1";         // SHA-1 generates 160 bit hashes, so that's what makes sense here         int derivedKeyLength = 160;         // Pick an iteration count that works for you. The NIST recommends at         // least 1,000 iterations:         // http://csrc.nist.gov/publications/nistpubs/800-132/nist-sp800-132.pdf         // iOS 4.x reportedly uses 10,000:         // http://blog.crackpassword.com/2010/09/smartphone-forensics-cracking-blackberry-backup-passwords/         int iterations = 20000;           KeySpec spec = new PBEKeySpec(password.toCharArray(), salt, iterations, derivedKeyLength);           SecretKeyFactory f = SecretKeyFactory.getInstance(algorithm);           return f.generateSecret(spec).getEncoded();     }       public byte[] generateSalt() throws NoSuchAlgorithmException {         // VERY important to use SecureRandom instead of just Random         SecureRandom random = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG");           // Generate a 8 byte (64 bit) salt as recommended by RSA PKCS5         byte[] salt = new byte[8];         random.nextBytes(salt);           return salt;     } }

最后让我们来看一个例子

这里使用PBKDF2加密的Java代码，仅仅依赖Java SE 6.

• 流程是这样：

  1. 当增加一个用户的时候，调用generateSalt()生成盐，然后调用getEncryptedPassword(),同时存储盐和密文。再次强调，不要存储明文密码，不要存储明文密码，因为没必要！不要担心将盐和密文存储在同一张表中，上面已经说过了，这个无关紧要。
  2. 当认证用户的时候，从数据库中取出盐和密文，将他们和明文密码同时传给authenticate()，根据返回结果判断是否认证成功。
  3. 当用户修改密码的时候，仍然可以使用原来的盐，只需要调用getEncryptedPassword()方法重新生成密文就可以了。

  参考文档：

• NIST：Special Publication 800-132
• 维基百科：PBKDF2
• 维基百科： Salt (cryptography)
• 维基百科： Rainbow Table Attacks

 

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