常見的用戶密碼加密及破解方法

1、用戶密碼加密

用戶密碼保存到數據庫時，常見的加密方式有哪些，咱們該採用什麼方式來保護用戶的密碼呢？如下幾種方式是常見的密碼保存方式：

① 直接明文保存，好比用戶設置的密碼是「123456」，直接將「123456」保存在數據庫中，這種是最簡單的保存方式，也是最不安全的方式。但實際上很多互聯網公司，均可能採起的是這種方式。

② 使用對稱加密算法來保存，好比3DES、AES等算法，使用這種方式加密是能夠經過解密來還原出原始密碼的，固然前提條件是須要獲取到密鑰。不過既然大量的用戶信息已經泄露了，密鑰極可能也會泄露，固然能夠將通常數據和密鑰分開存儲、分開管理，但要徹底保護好密鑰也是一件很是複雜的事情，因此這種方式並非很好的方式。

③ 使用MD五、SHA1等單向HASH算法保護密碼，使用這些算法後，沒法經過計算還原出原始密碼，並且實現比較簡單，所以不少互聯網公司都採用這種方式保存用戶密碼，曾經這種方式也是比較安全的方式，但隨着彩虹表技術的興起，能夠創建彩虹表進行查表破解，目前這種方式已經很不安全了。

④ 特殊的單向HASH算法，因爲單向HASH算法在保護密碼方面再也不安全，因而有些公司在單向HASH算法基礎上進行了加鹽、屢次HASH等擴展，這些方式能夠在必定程度上增長破解難度，對於加了「固定鹽」的HASH算法，須要保護「鹽」不能泄露，這就會遇到「保護對稱密鑰」同樣的問題，一旦「鹽」泄露，根據「鹽」從新創建彩虹表能夠進行破解，對於屢次HASH，也只是增長了破解的時間，並無本質上的提高。

⑤ PBKDF2算法，該算法原理大體至關於在HASH算法基礎上增長隨機鹽，並進行屢次HASH運算，隨機鹽使得彩虹表的建表難度大幅增長，而屢次HASH也使得建表和破解的難度都大幅增長。使用PBKDF2算法時，HASH算法通常選用sha1或者sha256，隨機鹽的長度通常不能少於8字節，HASH次數至少也要1000次，這樣安全性才足夠高。一次密碼驗證過程進行1000次HASH運算，對服務器來講可能只須要1ms，但對於破解者來講計算成本增長了1000倍，而至少8字節隨機鹽，更是把建表難度提高了N個數量級，使得大批量的破解密碼幾乎不可行，該算法也是美國國家標準與技術研究院推薦使用的算法。

⑥ bcrypt、scrypt等算法，這兩種算法也能夠有效抵禦彩虹表，使用這兩種算法時也須要指定相應的參數，使破解難度增長。

下表對比了各個算法的特性：

2、用戶密碼破解

用戶密碼破解須要針對具體的加密方式來實施，若是使用對稱加密，而且算法足夠安全（好比AES），必須獲取到密鑰才能解密，沒有其它可行的破解方式。

若是採用HASH算法（包括特殊HASH），通常使用彩虹表的方式來破解，彩虹表的原理是什麼呢？咱們先來了解下如何進行HASH碰撞。單向HASH算法因爲不能進行解密運算，只能經過建表、查表的方式進行碰撞，即將經常使用的密碼及其對應的HASH值全計算出來並存儲，當獲取到HASH值是，直接查表獲取原始密碼，假設用MD5算法來保護6位數字密碼，能夠建以下表：

全表共100W條記錄，由於數據量不大，這種狀況建表、查表都很是容易。可是當密碼並非6位純數字密碼，而是數字、大小寫字母結合的10位密碼時，創建一個這樣的表須要（26+26+10）^ 10 ≈ 83億億（條記錄），存儲在硬盤上至少要佔用2000W TB的空間，這麼大的存儲空間，成本太大，幾乎不可行。有什麼辦法能夠減小存儲空間？一種方法是「預計算哈希鏈」，「預計算哈希鏈」能夠大幅減小HASH表的存儲空間，但相應的增長了查表時的計算量，其原理大體以下：

建表過程：

先對原始數據「000000」進行一次HASH運算獲得「670B1E」，再對HASH值進行一次R運算，R是一個定製的算法能夠將HASH值映射到明文空間上（這裏咱們的明文空間是000000~999999），R運算後獲得「283651」，再對「283651」進行hash運算獲得「1A99CD」，而後在進行R運算獲得「819287」，如此重複屢次，獲得一條哈希鏈。而後再選用其它原始數據創建多條哈希鏈。最終僅將鏈頭和鏈尾保存下來，中間節點全都去掉。

查表過程：假設拿到了一條HASH值「670B1E」，首先進行一次R運算，獲得了「283651」，查詢全部鏈尾是否有命中，若是沒有，則再進行一次HASH、一次R，獲得了「819287」，再次全部鏈尾，能夠獲得看出已經命中。這樣咱們就能夠基本確認「670B1E」對應的明文就在這條鏈上，而後咱們把這條鏈的生成過程進行從新計算，計算過程當中能夠發現「000000」的HASH值就是「670B1E」，這樣就完成了整個查表過程。這種表就是「預計算哈希鏈」。這種方式存在一個問題，多條鏈之間可能存在大量的重複數據，以下圖所示：

爲了解決這個問題，咱們將R算法進行擴展，一條鏈上的屢次R運算採用不一樣的算法,以下圖：

一條鏈上的每一個R算法都不同，就像彩虹的每層顏色同樣，所以取名的爲彩虹表。

固然彩虹表除了能夠用戶破解HASH算法外，理論上還能夠用於破解對稱加密算法，好比DES算法，因爲DES算法密鑰比較短，創建彩虹表破解是徹底可行的；但對於AES算法，因爲密鑰比較長，建表幾乎不可行（須要耗時N億年）。

3、總結

採用PBKDF二、bcrypt、scrypt等算法能夠有效抵禦彩虹表攻擊，即便數據泄露，最關鍵的「用戶密碼」仍然能夠獲得有效的保護，黑客沒法大批量破解用戶密碼，從而切斷撞庫掃號的根源。固然，對於已經泄露的密碼，仍是須要用戶儘快修改密碼，不要再使用已泄露的密碼。