欢迎您访问程序员文章站本站旨在为大家提供分享程序员计算机编程知识！
您现在的位置是： 首页

【密码学】轻松理解“加盐”的原理与java实现

程序员文章站 2022-05-12 22:18:12
...

        上一篇博客中说到防御彩虹表攻击最常用的方法就是加盐，那么什么是加盐呢？

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）**用户密码。

举个例子：http://www.cmd5.com/

【密码学】轻松理解“加盐”的原理与java实现

能**。

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**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'};

    /**
     * @Author: DavidHuang
     * @Time: 2018/5/10 21:14
     * @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();
    }

        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。

    /**
    *@Author: DavidHuang
    *@Time: 2018/5/11 14:47
    *@return:
    *@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));
    }

    /**
    *@Author: DavidHuang
    *@Time: 2018/5/11 14:55
    *@return:
    *@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();
        }

    }

    /**
    *@Author: DavidHuang
    *@Time: 2018/5/11 14:47
    *@return:
    *@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();
        }
    }


    /**
     * @Author: DavidHuang
     * @Time: 2018/5/10 21:14
     * @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();
    }

    /**
     * @Author: DavidHuang
     * @Time: 2018/5/11 14:08
     * @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();
    }


    /**
    *@Author: DavidHuang
    *@Time: 2018/5/11 14:32
    *@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<hash.length();i+=3){
            sb.append(h[i+1]);
        }
        return sb.toString();
    }

}

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。

【密码学】轻松理解“加盐”的原理与java实现


由此可以看出加盐后安全性更高了吧。


参考：https://blog.csdn.net/dingsai88/article/details/51637977

          https://blog.csdn.net/hao_hl1314/article/details/53141005



相关标签： 彩虹表 加盐 哈希函数 MD5 加密

上一篇： 探讨：个人网站的盈利模式有哪些

下一篇： 无重复字符的最长子字符串

推荐阅读