PHP中常见的密码处理方式与建议

密码安全的重要性我们就不用再去强调,随着在线攻击的增多,如果我们对密码没有进行合适的处理或做防御措施,我们的应用就会肯定会收到来自各方的威胁和攻击。

password

所以作为开发者,我们需要对用户的密码做好预防措施。

关于密码我们应该遵守的一些原则

绝对不能知道用户的密码

  • 我们绝对不能知道用户的密码,也不能有获取用户密码的方式。
  • 知道的越少(包括我们开发者自己)越安全。

绝对不去约束用户的密码

  • 最好不要去约束密码的长度、格式等。

  • 如果要求密码符合一个特定的模式,其实对于那些不怀好意的人也提供了攻击的途径。

  • 如果必须要约束的话,建议只限制最小长度。并把常用的密码或基于字典创建的密码加入黑名单,也是一个好主意。

绝对不通过电子邮件发送用户的密码

对于一个web应用来说,重置或修改密码时,我们应该在邮件里发送用于设定或修改密码的 URL 。而且这个URL中应该会包含一个唯一的令牌,这个令牌只能在设定或修改密码时使用一次。在设定或修改密码之后,我们就应该把这个令牌置为失效。

使用 bcrypt 计算用户密码的哈希值

目前,通过大量的审查,最安全的哈希算法是 bcrypt

首先,我们明确两个概念,哈希、加密。哈希和加密有什么区别?

  • 加密

    加密是双向算法,加密的数据之后通过解密还可以得到。

  • 哈希

    哈希是单向算法,哈希后的数据不能再还原成原始值。
    哈希算法的用途,

    • 验证数据的完整性(要求算法速度快)
    • 用户提高密码等需要单向验证的数据的安全性(要求安全性高,甚至故意要求时间慢)

一般我们在数据库中保存的应该是计算出来的密码的哈希值。这样即使我们的数据库泄露了,他们也只能看到这些无意义的密码的哈希值。

哈希的算法有很多种,

  • MD5

    MD5Message-Digest Algorithm 5(信息-摘要算法5),用于确保信息传输完整一致。是计算机广泛使用的杂凑算法之一(又译摘要算法、哈希算法),主流编程语言普遍已有MD5实现。将数据(如汉字)运算为另一固定长度值,是杂凑算法的基础原理,MD5的前身有MD2MD3MD4

  • SHA1

    安全哈希算法(Secure Hash Algorithm)主要适用于数字签名标准 (Digital Signature Standard DSS)里面定义的数字签名算法(Digital Signature Algorithm DSA)。对于长度小于2^64位的消息,SHA1会产生一个160位的消息摘要。当接收到消息的时候,这个消息摘要可以用来验证数据的完整性。在传输的过程中,数据很可能会发生变化,那么这时候就会产生不同的消息摘要。 SHA1有如下特性:不可以从消息摘要中复原信息;两个不同的消息不会产生同样的消息摘要,(但会有1x10 ^ 48分之一的机率出现相同的消息摘要,一般使用时忽略)。

  • bcrypt

    bcrypt是专门为密码存储而设计的算法,基于Blowfish加密算法变形而来,由Niels ProvosDavid Mazières发表于1999年的USENIX。 bcrypt最大的好处是有一个参数(work factor),可用于调整计算强度,而且work factor是包括在输出的摘要中的。随着攻击者计算能力的提高,使用者可以逐步增大work factor,而且不会影响已有用户的登陆。 bcrypt经过了很多安全专家的仔细分析,使用在以安全著称的OpenBSD中,一般认为它比PBKDF2更能承受随着计算能力加强而带来的风险。bcrypt也有广泛的函数库支持,因此我们建议使用这种方式存储密码

  • scrypt

    scrypt不仅计算所需时间长,而且占用的内存也多,使得并行计算多个摘要异常困难,因此利用rainbow table进行暴力攻击更加困难。scrypt没有在生产环境中大规模应用,并且缺乏仔细的审察和广泛的函数库支持 。但是,scrypt在算法层面只要没有破绽,它的安全性应该高于PBKDF2bcrypt

目前,通过大量的审查,最安全的哈希算法是 bcrypt 。与 MD5SHA1 不同, bcrypt 算法会自动加盐,来防止潜在的彩虹表攻击。 bcrypt 算法会花费大量的时间反复处理数据,来生成安全的哈希值。在这个过程中,处理数据的次数叫工作因子(work factor)。工作因子的值越高,破解密码哈希值的时间会成指数倍增长。

bcrypt 算法永不过时,如果计算机的运算速度变快了,我们只需要提高工作因子即可。

顺带说一下,任何情况下尽可能的不要使用 md5 算法,至少也要使用 SHA 系列的哈希算法。因为md5算法以目前计算机的计算能力来说显得比较简单,而 md5 的性能优势现在也已经完全可以忽略不计了。

密码哈希API

上面我们说到 bcrypt 算法最安全,最适合对我们的密码进行哈希。 PHPPHP5.5.0+ 的版本中提供了原生的密码哈希API供我们使用,这个密码哈希API默认使用的就是 bcrypt 哈希算法,从而大大简化了我们计算密码哈希值和验证密码的操作。

PHP原生密码哈希API

密码哈希函数:

  • password_get_info

    返回指定的哈希值的相关信息

  • password_hash

    创建密码的哈希(hash)

  • password_needs_rehash

    检查给定的哈希是否与给定的选项匹配

  • password_verify

    验证密码是否和哈希匹配

password_get_info

说明

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array password_get_info ( string $hash )

参数

  • hash, 一个由 password_hash() 创建的散列值。

示例,

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<?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

说明

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

password_hash() 使用足够强度的单向散列算法创建密码的哈希(hash)。 password_hash() 兼容 crypt()。 所以, crypt() 创建的密码哈希也可用于 password_hash()。

当前支持的算法:

  • PASSWORD_DEFAULT

    使用 bcrypt 算法 (PHP 5.5.0 默认)。 注意,该常量会随着 PHP 加入更新更高强度的算法而改变。 所以,使用此常量生成结果的长度将在未来有变化。 因此,数据库里储存结果的列可超过60个字符(最好是255个字符)。

  • PASSWORD_BCRYPT

    使用 CRYPT_BLOWFISH 算法创建哈希。 这会产生兼容使用 “$2y$“ 的 crypt()。 结果将会是 60 个字符的字符串, 或者在失败时返回 FALSE。

支持的选项:

  • salt - 手动提供哈希密码的盐值(salt)。这将避免自动生成盐值(salt)。

    省略此值后,password_hash() 会为每个密码哈希自动生成随机的盐值。这种操作是有意的模式。

    Warning 盐值(salt)选项从 PHP 7.0.0 开始被废弃(deprecated)了。 现在最好选择简单的使用默认产生的盐值。

  • cost - 代表算法使用的 cost。crypt() 页面上有 cost 值的例子。

    省略时,默认值是 10。 这个 cost 是个不错的底线,但也许可以根据自己硬件的情况,加大这个值。

参数

  • password, 用户的密码。

    使用 PASSWORD_BCRYPT 做算法,将使 password 参数最长为72个字符,超过会被截断。

  • algo, 一个用来在散列密码时指示算法的密码算法常量。

  • options, 一个包含有选项的关联数组。目前支持两个选项:

    • salt,在散列密码时加的盐(干扰字符串),
    • cost,用来指明算法递归的层数。这两个值的例子可在 crypt() 页面找到。

      省略后,将使用随机盐值与默认 cost

示例
示例1,使用默认算法哈希密码

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<?php
/**
* 我们想要使用默认算法哈希密码
* 当前是 BCRYPT,并会产生 60 个字符的结果。
*
* 请注意,随时间推移,默认算法可能会有变化,
* 所以需要储存的空间能够超过 60 字(255字不错)
*/
echo password_hash("rasmuslerdorf", PASSWORD_DEFAULT)."\n";
?>
// 输出类似于:
// $2y$10$.vGA1O9wmRjrwAVXD98HNOgsNpDczlqm3Jq7KnEd1rVAGv3Fykk1a

示例2,手动设置 cost

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<?php
/**
* 在这个案例里,我们为 BCRYPT 增加 cost 到 12。
* 注意,我们已经切换到了,将始终产生 60 个字符。
*/
$options = [
'cost' => 12,
];
echo password_hash("rasmuslerdorf", PASSWORD_BCRYPT, $options)."\n";
?>
// 输出类似于:
// $2y$12$QjSH496pcT5CEbzjD/vtVeH03tfHKFy36d4J0Ltp3lRtee9HDxY3K

示例3,如何选择一个适合当前服务器的 cost

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<?php
/**
* 这个例子对服务器做了基准测试(benchmark),检测服务器能承受多高的 cost
* 在不明显拖慢服务器的情况下可以设置最高的值
* 8-10 是个不错的底线,在服务器够快的情况下,越高越好。
* 以下代码目标为 ≤ 50 毫秒(milliseconds),
* 适合系统处理交互登录。
*/
$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";
?>

输出类似于:

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Appropriate Cost Found: 10

password_needs_rehash

说明

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

参数

  • hash, 一个由 password_hash() 创建的散列值。
  • algo, 一个用来在散列密码时指示算法的密码算法常量。
  • options, 一个包含有选项的关联数组。目前支持两个选项:
    • salt,在散列密码时加的盐(干扰字符串),
    • cost,用来指明算法递归的层数。这两个值的例子可在 crypt() 页面找到。

示例,

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

// cost 参数可随硬件的提升也不断提升
$options = array('cost' => 11);

// 使用纯文本密码 验证存储的散列
if (password_verify($password, $hash)) {
// 检查是否有更新的散列算法可用或 cost 是否已经改变
if (password_needs_rehash($hash, PASSWORD_DEFAULT, $options)) {
// 如果是,请创建一个新的哈希值,并替换旧的哈希值
$newHash = password_hash($password, PASSWORD_DEFAULT, $options);
}

// 用户登录验证完成
// ...
}
?>

password_verify

说明

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boolean password_verify ( string $password , string $hash )

注意 password_hash() 返回的哈希包含了算法、 cost 和盐值。 因此,所有需要的信息都包含内。使得验证函数不需要储存额外盐值等信息即可验证哈希。

参数

  • password, 用户的密码。
  • hash, 一个由 password_hash() 创建的散列值。

示例,

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<?php
// 想知道以下字符从哪里来,可参见 password_hash() 的例子
$hash = '$2y$07$BCryptRequires22Chrcte/VlQH0piJtjXl.0t1XkA8pw9dMXTpOq';

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

以上例程会输出:

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Password is valid!

PHP5.50 之前的密码哈希 API

安东尼·费拉拉(PHP原生密码哈希 API的开发者)为PHP5.5.0 以下的版本也提供了 ircmaxell/password-compat组件(https://packagist.org/packages/ircmaxell/password-compat)。

这个组件也实现了PHP密码哈希API中的所有函数,

  • password_get_info

  • password_hash

  • password_needs_rehash

  • password_verify

我们可以直接使用 Composer 把这个组件添加到我们的应用中就行了。例如,

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composer require ircmaxell/password-compat

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