加密算法中的盐(Salt)
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核心问题:密码存储的脆弱性
在互联网系统中,用户的密码不能以明文形式存储在数据库中,因为一旦数据库泄露,所有用户的账号将直接暴露。因此,系统通常会对密码进行哈希(Hash)处理。哈希是一种单向加密函数,可以将任意长度的输入(如密码“123456”)转换成一个固定长度的、看似随机的字符串(如“e10adc3949ba59abbe56e057f20f883e”)。理论上,无法从这个字符串反推出原始密码。
然而,问题在于,许多用户会使用简单、常见的密码(如“123456”、“password”)。攻击者可以预先计算出这些常见密码的哈希值,制作成一张巨大的“彩虹表”。当窃取到数据库的哈希密码后,只需在彩虹表中查找匹配的哈希值,就能立刻知道原始密码是什么。这种攻击方式对使用相同密码的不同用户也完全有效。 -
盐的引入:增加独特性与复杂度
“盐”就是为了彻底解决上述彩虹表攻击而设计的一个安全措施。盐是一段随机生成的、与用户一一对应的数据片段。它的核心作用不是加密,而是“搅乱”。- 具体操作:在为用户创建密码哈希时,系统会先为这个用户生成一个唯一的、足够长的随机字符串(即“盐”)。然后,将用户的密码和这个盐组合在一起(如“密码+盐”或“盐+密码+盐”),再对这个组合后的字符串进行哈希计算。最后,将最终的哈希值和所使用的盐一起存储到数据库的用户记录中。
- 关键区别:现在,即使两个用户使用了完全相同的密码(如“123456”),由于系统为他们生成的盐不同,最终存储的哈希值也完全不同。
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盐如何防御攻击
当攻击者窃取了包含“哈希值”和“盐”的数据库后,他的彩虹表立刻失效了。因为彩虹表里存储的是“password” -> “哈希A”的对应关系,而数据库里存储的是Hash(“password” + “用户专属盐”) -> “哈希B”。哈希A和哈希B毫无关系。
攻击者如果想破解,必须针对每一个用户,用其独特的盐,重新从零开始计算常见密码的组合哈希。这需要为每个用户单独进行海量计算,使得攻击成本呈指数级增长,从“一次破解所有相同密码”变成了“逐个击破”,从而变得极不划算。 -
盐的最佳实践与特性
为了确保盐的有效性,它必须满足几个关键要求:- 唯一性:每个用户的盐都必须是唯一的,通常使用密码学安全的随机数生成器生成。
- 足够长度:盐的长度需要足够(现代标准通常建议至少16字节/128位),以确保其可能的组合数量巨大,防止被枚举。
- 与哈希值一同存储:盐不需要保密,可以明文与哈希值存放在一起。因为它的安全性不在于保密,而在于其随机性和唯一性。分开存储只会增加系统复杂性,并无安全收益。
- 与密码哈希算法结合使用:盐通常与专门设计用于密码存储的、计算速度较慢的哈希算法(如bcrypt、scrypt、Argon2)协同工作。这些算法本身就有抵御暴力破解的设计,加上盐之后,安全性倍增。
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盐的现代应用与扩展
在现代Web开发和安全实践中,直接手动处理“加盐哈希”的情况已经较少。更常见的做法是使用经过严格审查的、内置了盐管理的高级密码哈希函数库(例如PHP的password_hash()函数,或各种语言中的bcrypt/scrypt实现)。开发者只需调用一个函数,传入用户密码,库就会自动完成生成盐、组合、哈希计算、格式化输出(包含算法标识、盐、哈希值)的全过程,并将最终字符串安全地存入数据库。验证时,也只需调用对应的验证函数,它会自动提取存储信息中的盐来进行比对。这极大地简化了安全密码处理的流程,并减少了人为出错的可能。