常见的用户密码加密及破解方法

1、用户密码加密

用户密码保存到数据库时，常见的加密方式有哪些，咱们该采用什么方式来保护用户的密码呢？如下几种方式是常见的密码保存方式：

① 直接明文保存，好比用户设置的密码是“123456”，直接将“123456”保存在数据库中，这种是最简单的保存方式，也是最不安全的方式。但实际上很多互联网公司，均可能采起的是这种方式。

② 使用对称加密算法来保存，好比3DES、AES等算法，使用这种方式加密是能够经过解密来还原出原始密码的，固然前提条件是须要获取到密钥。不过既然大量的用户信息已经泄露了，密钥极可能也会泄露，固然能够将通常数据和密钥分开存储、分开管理，但要彻底保护好密钥也是一件很是复杂的事情，因此这种方式并非很好的方式。

③ 使用MD五、SHA1等单向HASH算法保护密码，使用这些算法后，没法经过计算还原出原始密码，并且实现比较简单，所以不少互联网公司都采用这种方式保存用户密码，曾经这种方式也是比较安全的方式，但随着彩虹表技术的兴起，能够创建彩虹表进行查表破解，目前这种方式已经很不安全了。

④ 特殊的单向HASH算法，因为单向HASH算法在保护密码方面再也不安全，因而有些公司在单向HASH算法基础上进行了加盐、屡次HASH等扩展，这些方式能够在必定程度上增长破解难度，对于加了“固定盐”的HASH算法，须要保护“盐”不能泄露，这就会遇到“保护对称密钥”同样的问题，一旦“盐”泄露，根据“盐”从新创建彩虹表能够进行破解，对于屡次HASH，也只是增长了破解的时间，并无本质上的提高。

⑤ PBKDF2算法，该算法原理大体至关于在HASH算法基础上增长随机盐，并进行屡次HASH运算，随机盐使得彩虹表的建表难度大幅增长，而屡次HASH也使得建表和破解的难度都大幅增长。使用PBKDF2算法时，HASH算法通常选用sha1或者sha256，随机盐的长度通常不能少于8字节，HASH次数至少也要1000次，这样安全性才足够高。一次密码验证过程进行1000次HASH运算，对服务器来讲可能只须要1ms，但对于破解者来讲计算成本增长了1000倍，而至少8字节随机盐，更是把建表难度提高了N个数量级，使得大批量的破解密码几乎不可行，该算法也是美国国家标准与技术研究院推荐使用的算法。

⑥ bcrypt、scrypt等算法，这两种算法也能够有效抵御彩虹表，使用这两种算法时也须要指定相应的参数，使破解难度增长。

下表对比了各个算法的特性：

2、用户密码破解

用户密码破解须要针对具体的加密方式来实施，若是使用对称加密，而且算法足够安全（好比AES），必须获取到密钥才能解密，没有其它可行的破解方式。

若是采用HASH算法（包括特殊HASH），通常使用彩虹表的方式来破解，彩虹表的原理是什么呢？咱们先来了解下如何进行HASH碰撞。单向HASH算法因为不能进行解密运算，只能经过建表、查表的方式进行碰撞，即将经常使用的密码及其对应的HASH值全计算出来并存储，当获取到HASH值是，直接查表获取原始密码，假设用MD5算法来保护6位数字密码，能够建以下表：

全表共100W条记录，由于数据量不大，这种状况建表、查表都很是容易。可是当密码并非6位纯数字密码，而是数字、大小写字母结合的10位密码时，创建一个这样的表须要（26+26+10）^ 10 ≈ 83亿亿（条记录），存储在硬盘上至少要占用2000W TB的空间，这么大的存储空间，成本太大，几乎不可行。有什么办法能够减小存储空间？一种方法是“预计算哈希链”，“预计算哈希链”能够大幅减小HASH表的存储空间，但相应的增长了查表时的计算量，其原理大体以下：

建表过程：

先对原始数据“000000”进行一次HASH运算获得“670B1E”，再对HASH值进行一次R运算，R是一个定制的算法能够将HASH值映射到明文空间上（这里咱们的明文空间是000000~999999），R运算后获得“283651”，再对“283651”进行hash运算获得“1A99CD”，而后在进行R运算获得“819287”，如此重复屡次，获得一条哈希链。而后再选用其它原始数据创建多条哈希链。最终仅将链头和链尾保存下来，中间节点全都去掉。

查表过程：假设拿到了一条HASH值“670B1E”，首先进行一次R运算，获得了“283651”，查询全部链尾是否有命中，若是没有，则再进行一次HASH、一次R，获得了“819287”，再次全部链尾，能够获得看出已经命中。这样咱们就能够基本确认“670B1E”对应的明文就在这条链上，而后咱们把这条链的生成过程进行从新计算，计算过程当中能够发现“000000”的HASH值就是“670B1E”，这样就完成了整个查表过程。这种表就是“预计算哈希链”。这种方式存在一个问题，多条链之间可能存在大量的重复数据，以下图所示：

为了解决这个问题，咱们将R算法进行扩展，一条链上的屡次R运算采用不一样的算法,以下图：

一条链上的每一个R算法都不同，就像彩虹的每层颜色同样，所以取名的为彩虹表。

固然彩虹表除了能够用户破解HASH算法外，理论上还能够用于破解对称加密算法，好比DES算法，因为DES算法密钥比较短，创建彩虹表破解是彻底可行的；但对于AES算法，因为密钥比较长，建表几乎不可行（须要耗时N亿年）。

3、总结

采用PBKDF二、bcrypt、scrypt等算法能够有效抵御彩虹表攻击，即便数据泄露，最关键的“用户密码”仍然能够获得有效的保护，黑客没法大批量破解用户密码，从而切断撞库扫号的根源。固然，对于已经泄露的密码，仍是须要用户尽快修改密码，不要再使用已泄露的密码。