PHP中常見的密碼處理方式和建議總結(jié)

前言

在使用PHP開發(fā)Web應(yīng)用的中，很多的應(yīng)用都會(huì)要求用戶注冊(cè)，而注冊(cè)的時(shí)候就需要我們對(duì)用戶的信息進(jìn)行處理了，最常見的莫過(guò)于就是郵箱和密碼了，本文意在討論對(duì)密碼的處理：也就是對(duì)密碼的加密處理。

密碼安全的重要性我們就不用再去強(qiáng)調(diào)，隨著在線攻擊的增多，如果我們對(duì)密碼沒有進(jìn)行合適的處理或做防御措施，我們的應(yīng)用就會(huì)肯定會(huì)收到來(lái)自各方的威脅和攻擊。

所以作為開發(fā)者，我們需要對(duì)用戶的密碼做好預(yù)防措施。

關(guān)于密碼我們應(yīng)該遵守的一些原則

絕對(duì)不能知道用戶的密碼

• 我們絕對(duì)不能知道用戶的密碼，也不能有獲取用戶密碼的方式。
• 知道的越少（包括我們開發(fā)者自己）越安全。

絕對(duì)不去約束用戶的密碼

• 最好不要去約束密碼的長(zhǎng)度、格式等。
• 如果要求密碼符合一個(gè)特定的模式，其實(shí)對(duì)于那些不懷好意的人也提供了攻擊的途徑。
• 如果必須要約束的話，建議只限制最小長(zhǎng)度。并把常用的密碼或基于字典創(chuàng)建的密碼加入黑名單，也是一個(gè)好主意。

絕對(duì)不通過(guò)電子郵件發(fā)送用戶的密碼

對(duì)于一個(gè)web應(yīng)用來(lái)說(shuō)，重置或修改密碼時(shí)，我們應(yīng)該在郵件里發(fā)送用于設(shè)定或修改密碼的 URL 。而且這個(gè)URL中應(yīng)該會(huì)包含一個(gè)唯一的令牌，這個(gè)令牌只能在設(shè)定或修改密碼時(shí)使用一次。在設(shè)定或修改密碼之后，我們就應(yīng)該把這個(gè)令牌置為失效。

使用 bcrypt 計(jì)算用戶密碼的哈希值

目前，通過(guò)大量的審查，最安全的哈希算法是 bcrypt 。

首先，我們明確兩個(gè)概念，哈希、加密。哈希和加密有什么區(qū)別？

加密

加密是雙向算法，加密的數(shù)據(jù)之后通過(guò)解密還可以得到。

哈希

哈希是單向算法，哈希后的數(shù)據(jù)不能再還原成原始值。

哈希算法的用途，

驗(yàn)證數(shù)據(jù)的完整性（要求算法速度快）

• 用戶提高密碼等需要單向驗(yàn)證的數(shù)據(jù)的安全性（要求安全性高，甚至故意要求時(shí)間慢）
• 一般我們?cè)跀?shù)據(jù)庫(kù)中保存的應(yīng)該是計(jì)算出來(lái)的密碼的哈希值。這樣即使我們的數(shù)據(jù)庫(kù)泄露了，他們也只能看到這些無(wú)意義的密碼的哈希值。

哈希的算法有很多種，

MD5

MD5即Message-Digest Algorithm 5（信息-摘要算法5），用于確保信息傳輸完整一致。是計(jì)算機(jī)廣泛使用的雜湊算法之一（又譯摘要算法、哈希算法），主流編程語(yǔ)言普遍已有MD5實(shí)現(xiàn)。將數(shù)據(jù)（如漢字）運(yùn)算為另一固定長(zhǎng)度值，是雜湊算法的基礎(chǔ)原理，MD5的前身有MD2、MD3和MD4。

SHA1

安全哈希算法（Secure Hash Algorithm）主要適用于數(shù)字簽名標(biāo)準(zhǔn) （Digital Signature Standard DSS）里面定義的數(shù)字簽名算法（Digital Signature Algorithm DSA）。對(duì)于長(zhǎng)度小于2^64位的消息，SHA1會(huì)產(chǎn)生一個(gè)160位的消息摘要。當(dāng)接收到消息的時(shí)候，這個(gè)消息摘要可以用來(lái)驗(yàn)證數(shù)據(jù)的完整性。在傳輸?shù)倪^(guò)程中，數(shù)據(jù)很可能會(huì)發(fā)生變化，那么這時(shí)候就會(huì)產(chǎn)生不同的消息摘要。 SHA1有如下特性：不可以從消息摘要中復(fù)原信息；兩個(gè)不同的消息不會(huì)產(chǎn)生同樣的消息摘要,(但會(huì)有1x10 ^ 48分之一的機(jī)率出現(xiàn)相同的消息摘要,一般使用時(shí)忽略)。

bcrypt

bcrypt是專門為密碼存儲(chǔ)而設(shè)計(jì)的算法，基于Blowfish加密算法變形而來(lái)，由Niels Provos和David Mazières發(fā)表于1999年的USENIX?！crypt最大的好處是有一個(gè)參數(shù)（work factor)，可用于調(diào)整計(jì)算強(qiáng)度，而且work factor是包括在輸出的摘要中的。隨著攻擊者計(jì)算能力的提高，使用者可以逐步增大work factor，而且不會(huì)影響已有用戶的登陸。　bcrypt經(jīng)過(guò)了很多安全專家的仔細(xì)分析，使用在以安全著稱的OpenBSD中，一般認(rèn)為它比PBKDF2更能承受隨著計(jì)算能力加強(qiáng)而帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。bcrypt也有廣泛的函數(shù)庫(kù)支持，因此我們建議使用這種方式存儲(chǔ)密碼。

scrypt

scrypt不僅計(jì)算所需時(shí)間長(zhǎng)，而且占用的內(nèi)存也多，使得并行計(jì)算多個(gè)摘要異常困難，因此利用rainbow table進(jìn)行暴力攻擊更加困難。scrypt沒有在生產(chǎn)環(huán)境中大規(guī)模應(yīng)用，并且缺乏仔細(xì)的審察和廣泛的函數(shù)庫(kù)支持 。但是，scrypt在算法層面只要沒有破綻，它的安全性應(yīng)該高于PBKDF2和bcrypt。

目前，通過(guò)大量的審查，最安全的哈希算法是 bcrypt 。與 MD5 和 SHA1 不同， bcrypt 算法會(huì)自動(dòng)加鹽，來(lái)防止?jié)撛诘牟屎绫砉簟?bcrypt 算法會(huì)花費(fèi)大量的時(shí)間反復(fù)處理數(shù)據(jù)，來(lái)生成安全的哈希值。在這個(gè)過(guò)程中，處理數(shù)據(jù)的次數(shù)叫工作因子（work factor）。工作因子的值越高，破解密碼哈希值的時(shí)間會(huì)成指數(shù)倍增長(zhǎng)。

bcrypt 算法永不過(guò)時(shí)，如果計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度變快了，我們只需要提高工作因子即可。

順帶說(shuō)一下，任何情況下盡可能的不要使用 md5 算法，至少也要使用 SHA 系列的哈希算法。因?yàn)閙d5算法以目前計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力來(lái)說(shuō)顯得比較簡(jiǎn)單，而 md5 的性能優(yōu)勢(shì)現(xiàn)在也已經(jīng)完全可以忽略不計(jì)了。

密碼哈希API

上面我們說(shuō)到 bcrypt 算法最安全，最適合對(duì)我們的密碼進(jìn)行哈希。 PHP 在 PHP5.5.0+ 的版本中提供了原生的密碼哈希API供我們使用，這個(gè)密碼哈希API默認(rèn)使用的就是 bcrypt 哈希算法，從而大大簡(jiǎn)化了我們計(jì)算密碼哈希值和驗(yàn)證密碼的操作。

PHP原生密碼哈希API

密碼哈希函數(shù)：

• password_get_info
  返回指定的哈希值的相關(guān)信息
• password_hash
  創(chuàng)建密碼的哈希（hash）
• password_needs_rehash
  檢查給定的哈希是否與給定的選項(xiàng)匹配
• password_verify
  驗(yàn)證密碼是否和哈希匹配

password_get_info

說(shuō)明

array password_get_info ( string $hash )

參數(shù)

hash, 一個(gè)由 password_hash() 創(chuàng)建的散列值。

示例，

?php
var_dump(password_get_info($hash));
// Example
array(3) {
 ["algo"]=>
 int(1)
 ["algoName"]=>
 string(6) "bcrypt"
 ["options"]=>
 array(1) {
 ["cost"]=>
 int(10)
 }
}
?>

password_hash

說(shuō)明

string password_hash ( string $password , integer $algo [, array $options ] )

password_hash() 使用足夠強(qiáng)度的單向散列算法創(chuàng)建密碼的哈希（hash）。 password_hash() 兼容 crypt()。 所以， crypt() 創(chuàng)建的密碼哈希也可用于 password_hash()。

當(dāng)前支持的算法：

• PASSWORD_DEFAULT
  使用 bcrypt 算法 (PHP 5.5.0 默認(rèn))。 注意，該常量會(huì)隨著 PHP 加入更新更高強(qiáng)度的算法而改變。 所以，使用此常量生成結(jié)果的長(zhǎng)度將在未來(lái)有變化。 因此，數(shù)據(jù)庫(kù)里儲(chǔ)存結(jié)果的列可超過(guò)60個(gè)字符（最好是255個(gè)字符）。
• PASSWORD_BCRYPT
  使用 CRYPT_BLOWFISH 算法創(chuàng)建哈希。 這會(huì)產(chǎn)生兼容使用 “$2y$“ 的 crypt()。 結(jié)果將會(huì)是 60 個(gè)字符的字符串， 或者在失敗時(shí)返回 FALSE。

支持的選項(xiàng)：

• salt - 手動(dòng)提供哈希密碼的鹽值（salt）。這將避免自動(dòng)生成鹽值（salt）。
  省略此值后，password_hash() 會(huì)為每個(gè)密碼哈希自動(dòng)生成隨機(jī)的鹽值。這種操作是有意的模式。
  Warning 鹽值（salt）選項(xiàng)從 PHP 7.0.0 開始被廢棄（deprecated）了。 現(xiàn)在最好選擇簡(jiǎn)單的使用默認(rèn)產(chǎn)生的鹽值。
• cost - 代表算法使用的 cost。crypt() 頁(yè)面上有 cost 值的例子。
  省略時(shí)，默認(rèn)值是 10。 這個(gè) cost 是個(gè)不錯(cuò)的底線，但也許可以根據(jù)自己硬件的情況，加大這個(gè)值。

參數(shù)

• password, 用戶的密碼。
  使用 PASSWORD_BCRYPT 做算法，將使 password 參數(shù)最長(zhǎng)為72個(gè)字符，超過(guò)會(huì)被截?cái)唷?/li>
• algo, 一個(gè)用來(lái)在散列密碼時(shí)指示算法的密碼算法常量。
• options, 一個(gè)包含有選項(xiàng)的關(guān)聯(lián)數(shù)組。目前支持兩個(gè)選項(xiàng)：
  salt，在散列密碼時(shí)加的鹽（干擾字符串），
  cost，用來(lái)指明算法遞歸的層數(shù)。這兩個(gè)值的例子可在 crypt() 頁(yè)面找到。
  省略后，將使用隨機(jī)鹽值與默認(rèn) cost。

示例

示例1，使用默認(rèn)算法哈希密碼

?php
/**
 * 我們想要使用默認(rèn)算法哈希密碼
 * 當(dāng)前是 BCRYPT，并會(huì)產(chǎn)生 60 個(gè)字符的結(jié)果。
 *
 * 請(qǐng)注意，隨時(shí)間推移，默認(rèn)算法可能會(huì)有變化，
 * 所以需要儲(chǔ)存的空間能夠超過(guò) 60 字（255字不錯(cuò)）
 */
echo password_hash("rasmuslerdorf", PASSWORD_DEFAULT)."\n";
?>
// 輸出類似于：
// $2y$10$.vGA1O9wmRjrwAVXD98HNOgsNpDczlqm3Jq7KnEd1rVAGv3Fykk1a

示例2，手動(dòng)設(shè)置 cost

?php
/**
 * 在這個(gè)案例里，我們?yōu)?BCRYPT 增加 cost 到 12。
 * 注意，我們已經(jīng)切換到了，將始終產(chǎn)生 60 個(gè)字符。
 */
$options = [
 'cost' => 12,
];
echo password_hash("rasmuslerdorf", PASSWORD_BCRYPT, $options)."\n";
?>
// 輸出類似于：
// $2y$12$QjSH496pcT5CEbzjD/vtVeH03tfHKFy36d4J0Ltp3lRtee9HDxY3K

示例3，如何選擇一個(gè)適合當(dāng)前服務(wù)器的 cost

?php
/**
 * 這個(gè)例子對(duì)服務(wù)器做了基準(zhǔn)測(cè)試（benchmark），檢測(cè)服務(wù)器能承受多高的 cost
 * 在不明顯拖慢服務(wù)器的情況下可以設(shè)置最高的值
 * 8-10 是個(gè)不錯(cuò)的底線，在服務(wù)器夠快的情況下，越高越好。
 * 以下代碼目標(biāo)為 ≤ 50 毫秒（milliseconds），
 * 適合系統(tǒng)處理交互登錄。
 */
$timeTarget = 0.05; // 50 毫秒（milliseconds）

$cost = 8;
do {
 $cost++;
 $start = microtime(true);
 password_hash("test", PASSWORD_BCRYPT, ["cost" => $cost]);
 $end = microtime(true);
} while (($end - $start)  $timeTarget);

echo "Appropriate Cost Found: " . $cost . "\n";
?>

輸出類似于：

Appropriate Cost Found: 10

password_needs_rehash

說(shuō)明

boolean password_needs_rehash ( string $hash , integer $algo [, array $options ] )

參數(shù)

• hash, 一個(gè)由 password_hash() 創(chuàng)建的散列值。
• algo, 一個(gè)用來(lái)在散列密碼時(shí)指示算法的密碼算法常量。
• options, 一個(gè)包含有選項(xiàng)的關(guān)聯(lián)數(shù)組。目前支持兩個(gè)選項(xiàng)：
  salt，在散列密碼時(shí)加的鹽（干擾字符串），
  cost，用來(lái)指明算法遞歸的層數(shù)。這兩個(gè)值的例子可在 crypt() 頁(yè)面找到。
  

示例，

?php
$password = 'rasmuslerdorf';
$hash = '$2y$10$YCFsG6elYca568hBi2pZ0.3LDL5wjgxct1N8w/oLR/jfHsiQwCqTS';

// cost 參數(shù)可隨硬件的提升也不斷提升
$options = array('cost' => 11);

// 使用純文本密碼 驗(yàn)證存儲(chǔ)的散列
if (password_verify($password, $hash)) {
 // 檢查是否有更新的散列算法可用或 cost 是否已經(jīng)改變
 if (password_needs_rehash($hash, PASSWORD_DEFAULT, $options)) {
  // 如果是，請(qǐng)創(chuàng)建一個(gè)新的哈希值，并替換舊的哈希值
  $newHash = password_hash($password, PASSWORD_DEFAULT, $options);
 }

 // 用戶登錄驗(yàn)證完成
 // ...
}
?>

password_verify

說(shuō)明

boolean password_verify ( string $password , string $hash )

注意 password_hash() 返回的哈希包含了算法、 cost 和鹽值。 因此，所有需要的信息都包含內(nèi)。使得驗(yàn)證函數(shù)不需要儲(chǔ)存額外鹽值等信息即可驗(yàn)證哈希。

參數(shù)

• password, 用戶的密碼。
• hash, 一個(gè)由 password_hash() 創(chuàng)建的散列值。

示例，

?php
// 想知道以下字符從哪里來(lái)，可參見 password_hash() 的例子
$hash = '$2y$07$BCryptRequires22Chrcte/VlQH0piJtjXl.0t1XkA8pw9dMXTpOq';

if (password_verify('rasmuslerdorf', $hash)) {
 echo 'Password is valid!';
} else {
 echo 'Invalid password.';
}
?>

以上例程會(huì)輸出：

Password is valid!

PHP5.50 之前的密碼哈希 API

安東尼·費(fèi)拉拉（PHP原生密碼哈希 API的開發(fā)者）為PHP5.5.0 以下的版本也提供了 ircmaxell/password-compat組件（https://packagist.org/packages/ircmaxell/password-compat）。

這個(gè)組件也實(shí)現(xiàn)了PHP密碼哈希API中的所有函數(shù)，

• password_get_info
• password_hash
• password_needs_rehash
• password_verify

我們可以直接使用 Composer 把這個(gè)組件添加到我們的應(yīng)用中就行了。例如，

composer require ircmaxell/password-compat

總結(jié)

以上就是這篇文章的全部?jī)?nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，如果有疑問(wèn)大家可以留言交流，謝謝大家對(duì)腳本之家的支持。