加密储存 — 密码保存那些事

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加密通信 — 网络通信那些事
加密储存 — 密码保存那些事

文章目录

加密储存 --- 密码保存那些事
- 方案一：明文储存
- 方案二：Hash
- 方案三：Hash + Salt
- 终极方案：Hash + Salt + Iteration count
- 常见攻击种类

讲完加密通信，再来说说加密保存，这两者最大的一个区别就是对时效的要求，加密通信会对延迟有比较高的要求，但是储存相对来说就会宽松很多（用户并不会特别在意加密一个文件花费了1秒钟）；还有一个区别就是，保存有时候只需要单向性，比如保存密码，我们只需要保存加密后的值，永远不需要保存密码原文（验证的时候只需要将用户输入同样加密一下，比较两个加密值即可）。

由于只需要单向性，所以我们不需要用到加密通信里面的种种加密方式，只需要使用Hash函数即可；假如需要双向性，如保存文件，大多使用的是对称加密，因为1）加密和解密是同一个人，不存在密钥分发问题；2）使用非对称加密的话，私钥的保存问题（假如加密文件和私钥放在一起，那么等于把钥匙放到了锁的旁边）。

那么我们这里就来聊聊“ 密码保存”的那些事，这里我会从最简单（最不安全）的方法开始，一步步的优化改善，最终得到一个可以实际应用的方案。首先要明确攻击者的最终目标，攻击者的最终目标就是“获得用户密码的明文信息”（注意是明文），而我们的目标便是阻止攻击者获得原文密码。下面来逐一看看各种方案：

方案一：明文储存

直接密码原文保存到数据库内，这种方式最简单，不需要任何额外的操作。不足：一旦数据库被攻破，数据泄露，攻击者就可以得到密码原文。

方案二：Hash

相比较于保存密码原文，我们改为保存密码Hash后的值，验证时通过比较Hash值而不是直接比较密码。相比较于第一种方式，该方式提高了一定的安全系数，攻击者无法直接得到密码原文，需要多做一步破解工作。不足：攻击者仍可以通过破解Hash函数来获得密码原文（经常会发生！）同时攻击者只要攻破了一个密码就能攻破所有相同的，比如：他计算得到"hello"的Hash值是avaggaghsgsfga，那么所有密码Hash值是avaggaghsgsfga的用户真实密码都是"hello"。

方案三：Hash + Salt

相比较于直接计算密码原文的Hash，该方案针对每一个用户，先在密码原文后面添加一段随机字符 (salt)，然后计算整体的Hash（即 H ( p a s s w o r d + s a l t ) H(password+salt) H(password+salt)）；这样攻击者就需要针对每一个用户都破解一次，因为即使两个用户的密码都是"hello"但是他们的salt不一样，导致了最后的Hash值也不一样。不足：针对单个用户，并没有提高多少的安全性；同时假如攻击者的算力足够高，仍然有可能破解出所有的用户密码。

终极方案：Hash + Salt + Iteration count

相比较于方案三计算 H ( p a s s w o r d + s a l t ) H(password+salt) H(password+salt)，该方案计算 H ( H ( . . . H ( p a s s w o r d + s a l t ) . . . ) ) H(H(...H(password+salt)...)) H(H(...H(password+salt)...))，重复计算N次（N应该是一个可配置的变量）Hash。该方案的核心思想就是让Hash计算变得“更慢”，这样的话攻击者的破解难度就会直线上升，但不会对正常使用造成过大影响。比如重复计算100次Hash使得验证一个Hash比原来慢了100倍 (0.1ms -> 10ms)，但是这个改变对于正常使用来说完全可以接收，因为1）只需要计算一次就可得出结论（正确与否）；2）使用的频次比较少（用户可能几天才需要登录一次）。但是对于攻击者来说就大大增加了难度，因为攻击者通常需要几万次乃至几十万次的尝试才能破解得到密码，假如单次速度变慢100倍，累计起来就是一个很大很大的延迟。

由于储存密码这个需求实在是太普遍了，所以现在有很多现成的库都实现了相关功能，甚至很多数据库本身就已经集成了储存密码相关的功能。

常见攻击种类

最后我们再来看看针对密码有哪些常见的攻击：

离线字典攻击（比如：破解hash后的密码）
- 防御：通过salt和iteration count增加其破解难度
特定账户攻击（使用字典破解某一个账户）
- 防御：最大尝试次数，增加密码复杂度
常规密码破解（使用一些常见的密码来进行尝试，如rockyou密码本）
- 防御：增加密码复杂度
针对单个用户猜测密码（先对目标进行一定的研究，然后据此进行猜测）
- 防御：用户训练（如不要使用太有规律的密码），增加密码复杂度
寻找用户漏洞（如不经意间分享了密码，使用了初始密码等）
- 防御：用户训练，使用一次性的初始密码（强制用户首次登录后立刻修改密码）
寻找相同的密码（在不同的系统上尝试相同的密码）
- 防御：用户训练，使用好的密码管理工具（不同系统不同密码）
网络漏洞（如监听你的网络流量等）
- 防御：加密通信

从上面可以看出，“增加密码复杂度”可以防御很多的攻击，因为随着复杂度的增加破解的难度是呈指数性增加的。比如我们规定密码只能是小写字母和数字（简单起见，实际复杂多了），那么每一位有 26 + 10 = 36 26 + 10 = 36 26+10=36种可能，一个N位的密码，就会有 3 6 N 36^{N} 36N种排列组合。