【密码学】轻松理解“加盐”的原理与java实现

转自：https://blog.csdn.net/DavidHuang2017/article/details/80283469

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'};

/**
* @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" + " "
+ "明文：" + input + " "
+ "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。

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
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作者：逍遥剑臣
来源：CSDN
原文：https://blog.csdn.net/DavidHuang2017/article/details/80283469
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