一、什么是加盐?

1.背景

现在很多公司后台以hash值形式存储用户密码(虽然本文以MD5哈希函数为例,但becrypt函数最常用的),用于哈希函数存在碰撞的特性,当后台数据库被攻击然后获取到用户密码哈希值时,还是能通过一定的方法(比如彩虹表攻击)破解用户密码。

举个例子:http://www.cmd5.com/

能破解。

2.加盐原理简介

简单来说:由原来的H(p)变成了H(p+salt),相当于哈希函数H发生了变化,每次哈希计算使用的salt是随机的

H如果发生了改变,则已有的彩虹表数据就完全无法使用,必须针对特定的H重新生成,这样就提高了破解的难度。

二、如何加盐?

如何加盐,不同的哈希算法不同的公司不尽相同但思路都是差不多的。本文以MD5的一个简单加盐处理为例,讲解加盐的java实现:

1.生成盐

private static char[] hex = {'0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', 'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F'};

    /**
     *自定义简单生成盐,是一个随机生成的长度为16的字符串,每一个字符是随机的十六进制字符
     */
    public static String salt() {
        Random random = new Random();
        StringBuilder sb = new StringBuilder(16);
        for (int i = 0; i < sb.capacity(); i++) {
            sb.append(hex[random.nextInt(16)]);
        }
        return sb.toString();
    }

这只是一个生成盐的想法而已,你可以按自己的想法来,只要保证每次执行生成的盐随机即可。

2.输入加盐

String inputWithSalt = inputStr + salt;//加盐,输入加盐

加盐非常简单吧

3.输出带盐

输出带盐是我自己取的一个名字而已,这个过程可选不要。实际上是将这次哈希计算过程用到的salt存储到这次hash值中,用于后面进行验证密码时进行hash计算,即注册存储密码时和登陆验证密码时用到的salt要一样,免除了另存hash操作。

/**
    *@params: [inputStr, type] inputStr是输入的明文;type是处理类型,0表示注册存hash值到库时,1表示登录验证时
    *@Descrption:  MD5加盐,盐的获取分两种情况;输入明文加盐;输出密文带盐(将salt存储到hash值中)
    */
    public static String MD5WithSalt(String inputStr, int type) {
        try {
            MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("MD5");//申明使用MD5算法,更改参数为"SHA"就是SHA算法了

            String salt = null;
            if (type == 0) {//注册存hash值到库时,new salt
                salt = salt();
            } else if (type == 1) {//登录验证时,使用从库中查找到的hash值提取出的salt
                String queriedHash=null;//从库中查找到的hash值
                salt=getSaltFromHash(queriedHash);
            }

            String inputWithSalt = inputStr + salt;//加盐,输入加盐
            String hashResult = byte2HexStr(md.digest(inputWithSalt.getBytes()));//哈希计算,转换输出
            System.out.println("加盐密文:"+hashResult);

            /*将salt存储到hash值中,用于登陆验证密码时使用相同的盐*/
            char[] cs = new char[48];
            for (int i = 0; i < 48; i += 3) {
                cs[i] = hashResult.charAt(i / 3 * 2);
                cs[i + 1] = salt.charAt(i / 3);//输出带盐,存储盐到hash值中;每两个hash字符中间插入一个盐字符
                cs[i + 2] = hashResult.charAt(i / 3 * 2 + 1);
            }
            hashResult = new String(cs);
            return hashResult;
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return e.toString();
        }
    }

将salt存到hash值的操作也很简单,假定输出hash值是32字节,我们生成的是16字节的盐,我们可以简单的每两个hash字符中间插入一个盐字符。带盐也很简单吧。

三、后台密码存储和验证过程

这里假定从前端传到后台的密码时明文。

1.注册时存储密码

(1)用户注册时输入的账号、密码p1从前端传到后台;

(2)后台随机生成一个salt;

(3)H(p1+salt)生成哈希值,将此哈希值带盐(存储salt)后的结果hash1存储到数据库中;

2.登录时验证密码

(1)用户登陆时输入的账号、密码p2从前端传到后台;

(2)用登陆账号在数据库中查询账号相同的记录,取其哈希值hash2

(3)从hash2获取salt(保证存储时和验证时salt相同)

(4)H(p2+salt)生成哈希值hash3,判断if(hash2==hash3);若相等登陆成功,否则登陆失败。

四、Java实现

哈希函数选择MD5,javaApi中MD5没有加盐的过程,需要我们自己实现加盐。关于Becrypt的加盐更简单,可以看我Becrypt那篇博客的源码。

package EncryptAndDecrypt;

import java.security.MessageDigest;
import java.util.Random;

/**
 * 散列加密之32位哈希值的MD5算法,调用JDK里的API
 *ps:准确来说散列加密不是加密算法,因为它是不可逆的(只能加密,不能解密)
 */
public class MyMD5 {

    private static char[] hex = {'0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', 'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F'};

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String input = "123456";
        System.out.println("MD5加密" + "\n"
                         + "明文:" + input + "\n"
                         + "无盐密文:" + MD5WithoutSalt(input));
        System.out.println("带盐密文:" + MD5WithSalt(input,0));
    }

    /**
    *@params: [inputStr] 输入明文
    *@Descrption: 不加盐MD5
    */
    public static String MD5WithoutSalt(String inputStr) {
        try {
            MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("MD5");//申明使用MD5算法,更改参数为"SHA"就是SHA算法了
            return byte2HexStr(md.digest(inputStr.getBytes()));//哈希计算,转换输出
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return e.toString();
        }

    }

    /**
    *@params: [inputStr, type] inputStr是输入的明文;type是处理类型,0表示注册存hash值到库时,1表示登录验证时
    *@Descrption:  MD5加盐,盐的获取分两种情况;输入明文加盐;输出密文带盐(将salt存储到hash值中)
    */
    public static String MD5WithSalt(String inputStr, int type) {
        try {
            MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("MD5");//申明使用MD5算法,更改参数为"SHA"就是SHA算法了

            String salt = null;
            if (type == 0) {//注册存hash值到库时,new salt
                salt = salt();
            } else if (type == 1) {//登录验证时,使用从库中查找到的hash值提取出的salt
                String queriedHash=null;//从库中查找到的hash值
                salt=getSaltFromHash(queriedHash);
            }

            String inputWithSalt = inputStr + salt;//加盐,输入加盐
            String hashResult = byte2HexStr(md.digest(inputWithSalt.getBytes()));//哈希计算,转换输出
            System.out.println("加盐密文:"+hashResult);

            /*将salt存储到hash值中,用于登陆验证密码时使用相同的盐*/
            char[] cs = new char[48];
            for (int i = 0; i < 48; i += 3) {
                cs[i] = hashResult.charAt(i / 3 * 2);
                cs[i + 1] = salt.charAt(i / 3);//输出带盐,存储盐到hash值中;每两个hash字符中间插入一个盐字符
                cs[i + 2] = hashResult.charAt(i / 3 * 2 + 1);
            }
            hashResult = new String(cs);
            return hashResult;
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return e.toString();
        }
    }


    /**
     * @return: salt
     * @params:
     * @Descrption: 自定义简单生成盐,是一个随机生成的长度为16的字符串,每一个字符是随机的十六进制字符
     */
    public static String salt() {
        Random random = new Random();
        StringBuilder sb = new StringBuilder(16);
        for (int i = 0; i < sb.capacity(); i++) {
            sb.append(hex[random.nextInt(16)]);
        }
        return sb.toString();
    }

    /**
     * @return: 十六进制字符串
     * @params: [bytes]
     * @Descrption: 将字节数组转换成十六进制字符串
     */
    private static String byte2HexStr(byte[] bytes) {
        /**
         *@Author: DavidHuang
         *@Time: 19:41 2018/5/10
         *@return: java.lang.String
         *@params:  * @param bytes
         *@Descrption:
         */
        int len = bytes.length;
        StringBuffer result = new StringBuffer();
        for (int i = 0; i < len; i++) {
            byte byte0 = bytes[i];
            result.append(hex[byte0 >>> 4 & 0xf]);
            result.append(hex[byte0 & 0xf]);
        }
        return result.toString();
    }


    /**
    *@return: 提取的salt
    *@params: [hash] 3i byte带盐的hash值,带盐方法与MD5WithSalt中相同
    *@Descrption:  从库中查找到的hash值提取出的salt
    */
    public static String getSaltFromHash(String hash){
        StringBuilder sb=new StringBuilder();
        char [] h=hash.toCharArray();
        for(int i=0;i

第一次运行结果:


MD5加密
明文:123456
无盐密文:E10ADC3949BA59ABBE56E057F20F883E
加盐密文:80D05C08F8879B2C84BA0C40143D224F
带盐密文:8D0D8053C0F8F6887791B2BC804B7A0EC4901543DD2B241F

第二运行结果:


MD5加密
明文:123456
无盐密文:E10ADC3949BA59ABBE56E057F20F883E
加盐密文:2CFFE57B054378D926A6FF14A1985F22
带盐密文:21CF7FE957CB0354C37B8DC9256AD6F0F174A719785AF222

可以看到对于相同明文,多次MD5哈希的无盐密文相同,带盐密文和加盐密文不同。由哈希函数的特征很容易明白无盐密文相同。由于每次哈希计算生成的salt是随机的,相当于每次哈希函数不同,所以带盐密文和加盐密文不同。

由此可以看出加盐后安全性更高了。

 

 

作者:丁当