安全传输和存储用户密码

https = http + SSL/TLS, SSL/TLS 是传输层加密协议, 它提供内容加密、身份认证、数据完整性校验, 以解决数据传输的安全性问题。

1、安全传输密码

1.1、使用https

拒绝用户密码在网络上裸奔,需要使用https协议。因为http协议是明文传输的,故有3大风险:

  • 窃听/嗅探风险:第三方可以截获通信数据。
  • 数据篡改风险:第三方获取到通信数据后,会进行恶意修改。
  • 身份伪造风险:第三方可以冒充他人身份参与通信。

https原理是什么呢?为什么它能解决http的三大风险呢?

https = http + SSL/TLS, SSL/TLS 是传输层加密协议, 它提供内容加密、身份认证、数据完整性校验, 以解决数据传输的安全性问题。

一次完整的https请求流程如下:

 

  • 1.客户端发起https请求
  • 2.服务器必须要有一套数字证书,可以自己制作,也可以向权威机构申请。这套证书其实就是一对公私钥。
  • 3.服务器将自己的数字证书(含有公钥、证书的颁发机构等)发送给客户端。
  • 4.客户端收到服务器端的数字证书之后,会对其进行验证,主要验证公钥是否有效,比如颁发机构,过期时间等等。如果不通过,则弹出警告框。如果证书没问题,则生成一个密钥(对称加密算法的密钥,其实是一个随机值),并且用证书的公钥对这个随机值加密。
  • 5.客户端会发起https中的第二个请求,将加密之后的客户端密钥(随机值)发送给服务器。
  • 6.服务器接收到客户端发来的密钥之后,会用自己的私钥对其进行非对称解密,解密之后得到客户端密钥,然后用客户端密钥对返回数据进行对称加密,这样数据就变成了密文。
  • 7.服务器将加密后的密文返回给客户端。
  • 8.客户端收到服务器发返回的密文,用自己的密钥(客户端密钥)对其进行对称解密,得到服务器返回的数据。

https的数据传输过程,数据都是密文的,但是,即时使用了https协议传输密码信息,也不一定就安全了。

比如,https完全就是建立在证书可信的基础上的。如果遇到中间人伪造证书,一旦客户端通过验证,安全性顿时就没了! 平时各种钓鱼不可描述的网站,很可能就是黑客在诱导用户安装它们的伪造证书!通过伪造证书,https也是可能被抓包的哦。

1.2、对称加密算法

既然使用了https协议传输用户密码,还是「不一定安全」,那么,我们就给用户密码「加密再传输」呗~

加密算法有「对称加密」和「非对称加密」两大类。用哪种类型的加密算法「靠谱」呢?

对称加密:加密和解密使用「相同密钥」的加密算法。

 

常用的对称加密算法主要有以下几种:

 

如果使用对称加密算法,需要考虑「密钥如何给到对方」,如果密钥还是网络传输给对方,传输过程,被中间人拿到的话,也是有风险的哦。

再考虑一下非对称加密算法呢?

「非对称加密:」非对称加密算法需要两个密钥(公开密钥和私有密钥)。 公钥与私钥是成对存在的,如果用公钥对数据进行加密,只有对应的私钥才能解密。

 

常用的非对称加密算法主要有以下几种:

 

如果使用非对称加密算法,也需要考虑「密钥公钥如何给到对方」, 如果公钥还是网络传输给对方,传输过程,被中间人拿到的话,会有什么问题呢? 「他们是不是可以伪造公钥,把伪造的公钥给客户端, 然后,用自己的私钥等公钥加密的数据过来?」 大家可以思考下这个问题哈~

我们直接「登录一下百度」,抓下接口请求,验证一发大厂是怎么加密的。可以发现有获取公钥接口,如下:

再看下登录接口,发现就是RSA算法,RSA就是「非对称加密算法」。其实百度前端是用了JavaScript库「jsencrypt」,在github的star还挺多的。

 

因此,我们可以用「https + 非对称加密算法(如RSA)」 传输用户密码~

2、安全存储密码

假设密码已经安全到达服务端啦,那么,如何存储用户的密码呢?一定不能明文存储密码到数据库哦!可以用「哈希摘要算法加密密码」,再保存到数据库。

哈希摘要算法: 只能从明文生成一个对应的哈希值,不能反过来根据哈希值得到对应的明文。

2.1、MD5摘要算法保护你的密码

MD5 是一种非常经典的哈希摘要算法,被广泛应用于数据完整性校验、数据(消息)摘要、数据加密等。 但是仅仅使用 MD5 对密码进行摘要,并不安全。我们看个例子,如下:

public class MD5Test {
    public static void main(String[] args) {
        String password = "abc123456";
        System.out.println(DigestUtils.md5Hex(password));
    }
}

 

运行结果为:

0659c7992e268962384eb17fafe88364

 

在MD5免费破解网站一输入,马上就可以看到原密码了。。。

 

试想一下,如果黑客构建一个超大的数据库,把所有20位数字以内的数字和字母组合的密码全部计算MD5哈希值出来, 并且把密码和它们对应的哈希值存到里面去(这就是 「彩虹表」 )。 在破解密码的时候,只需要查一下这个彩虹表就完事了。所以**「单单MD5对密码取哈希值存储」,已经不安全**了

2.2、MD5+盐摘要算法保护用户的密码

什么是「加盐」?

在密码学中,是指通过在密码任意固定位置插入特定的字符串, 让散列后的结果和使用原始密码的散列结果不相符,这种过程称之为“加盐”。

用户密码+盐之后,进行哈希散列,再保存到数据库。 这样可以有效应对彩虹表破解法。 但是呢,使用加盐,需要注意一下几点:

  • 不能在代码中写死盐,且盐需要有一定的长度(盐写死太简单的话,黑客可能注册几个账号反推出来)
  • 每一个密码都有独立的盐,并且盐要长一点,比如超过 20 位。(盐太短,加上原始密码太短,容易破解)
  • 最好是随机的值,并且是全球唯一的,意味着全球不可能有现成的彩虹表给你用

2.3、提升密码存储安全的利器登场,Bcrypt

即使是加了盐,密码仍有可能被暴力破解。 因此,我们可以采取更「慢一点」的算法,让黑客破解密码付出更大的代价,甚至迫使他们放弃。

为了应对暴力破解法,我们需要非常耗时的而不是非常高效的哈希算法。BCrypt和PBKDF2算法应运而生。 这两个算法最大的特点是我们可以通过参数设置重复计算的次数,重复计算的次数越多耗时越长。 如果计算一个哈希值需要耗时1秒甚至更多,那么黑客们采用暴利法破解密码将几乎不再可能。 破解一个6位纯数字密码需要耗时11.5天,更不要说高安全级别的密码了。

提升密码存储安全的利器~Bcrypt,可以闪亮登场啦。

实际上,Spring Security 已经废弃了MessageDigestPasswordEncoder, 推荐使用BCryptPasswordEncoder,也就是BCrypt来进行密码哈希。 BCrypt生而为保存密码设计的算法,相比MD5要慢很多。

public class BCryptTest {
    public static void main(String[] args) {
        String password = "123456";
        long md5Begin = System.currentTimeMillis();
        DigestUtils.md5Hex(password);
        long md5End = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("md5 time:"+(md5End - md5Begin));
        long bcrytBegin = System.currentTimeMillis();
        BCrypt.hashpw(password, BCrypt.gensalt(10));
        long bcrytEnd = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("bcrypt Time:" + (bcrytEnd- bcrytBegin));
    }
}

 

运行结果:

md5 time:47
bcrypt Time:1597

 

粗略对比发现,BCrypt比MD5慢几十倍,黑客想暴力破解的话,就需要花费几十倍的代价。 因此一般情况,建议使用Bcrypt来存储用户的密码。

3、总结

  • 一般使用https 协议 + 非对称加密算法(如RSA)来传输用户密码,为了更加安全,可以在前端构造一下随机因子。
  • 使用BCrypt + 盐存储用户密码。
  • 在感知到暴力破解危害的时候,「开启短信验证、图形验证码、账号暂时锁定」等防御机制来抵御暴力破解。

参考资料

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