MD5算法+盐Salt

1、MD算法的基的概念

   MD5算法是典型的消息摘要算法,其前身有MD2、MD3和MD4算法,它由MD4、MD3和MD2算法改进而来。不论是哪一种MD算法,它们都需 要获得一个随机长度的信息并产生一个128位的信息摘要。如果将这个128位的二进制摘要信息换算成十六进制,可以得到一个32位的字符串,故我们见到的 大部分MD5算法的数字指纹都是32为十六进制的字符串。

2、MD算法的发展史

2.1 MD2算法

   1989年,著名的非对称算法RSA发明人之一----麻省理工学院教授罗纳德.李维斯特开发了MD2算法。这个算法首先对信息进行数据补位,使信 息的字节长度是16的倍数。再以一个16位的检验和做为补充信息追加到原信息的末尾。最后根据这个新产生的信息计算出一个128位的散列值,MD2算法由 此诞生。

2.2 MD4算法

   1990年,罗纳德.李维斯特教授开发出较之MD2算法有着更高安全性的MD4算法。在这个算法中,我们仍需对信息进行数据补位。不同的是,这种补 位使其信息的字节长度加上448个字节后成为512的倍数(信息字节长度mod 512 =448)。此外,关于MD4算的处理和MD2算法有很大的差别。但最终仍旧会获得一个128为的散列值。MD4算法对后续消息摘要算法起到了推动作用, 许多比较有名的消息摘要算法都是在MD4算法的基础上发展而来的,如MD5、SHA-1、RIPE-MD和HAVAL算法等。

2.3 MD5算法

   1991年,继MD4算法后,罗纳德.李维斯特教授开发了MD5算法,将MD算法推向成熟。MD5算法经MD2、MD3和MD4算法发展而来,算法复杂程度和安全强度打打提高,但浙西MD算法的最终结果都是产生一个128位的信息摘要。这也是MD系列算法的特点。MD5算法的算法特点如下: (1)压缩性:任意长度的数据,算出的MD5值长度都是固定的。 (2)容易计算:从原数据计算出MD5值很容易。 (3)抗修改性:对原数据进行任何改动,哪怕只修改1个字节,所得到的MD5值都有很大区别。 (4)弱抗碰撞:已知原数据和其MD5值,想找到一个具有相同MD5值的数据(即伪造数据)是非常困难的。 (5)强抗碰撞:想找到两个不同的数据,使它们具有相同的MD5值,是非常困难的。

2.4、MD5破解方面

   在破解md5方面,最常用的方法是“跑字典”,有两种方法得到字典,一种是日常搜集的用做密码的字符串表,另一种是用排列组合方法生成的,先用MD5程序计算出这些字典项的MD5值,然后再用目标的MD5值在这个字典中检索。我们假设密码的最大长度为8位字节(8 Bytes),同时密码只能是字母和数字,共26+26+10=62个字节,排列组合出的字典的项数则是P(62,1)+P(62,2)….+P(62,8),那也已经是一个很天文的数字了,存储这个字典就需要TB级的磁盘阵列,而且这种方法还有一个前提,就是能获得目标账户的密码MD5值的情况下才可以。

所以总体而言,md5加密是十分安全的,即使有一些瑕疵,但并不影响具体的使用,外加md5是免费的,所以它的应用还是十分广泛的。

3、MD5算法应用

3.1、Md5 密码存储加盐

    MD5算法,可以用来保存用户的密码信息。为了更好的保存,可以在保存的过程中,加入盐。/在保存用户密码的时候,盐可以利用生成的随机数。可以将密码结合MD5加盐,生成的数据摘要和盐保存起来 。以便于下次用户验证使用。在用户表里面,也保存salt。

3.2、Md5 文件完整性校验

    每个文件都可以用MD5验证程序算出一个固定的MD5值,是独一无二的。一般来说,开发方会在软件发布时预先算出文件的MD5值,如果文件被盗用,加了木马或者被篡改版权,那么它的MD5值也随之改变,也就是说我们对比文件当前的MD5值和它标准的MD5值来检验它是否正确和完整。 (1)例如网盘中的秒传4G文件,可以使用用户需要上传的文件进行Md5运算,判断与服务器中是否存在该文件,如果存在只需添加文件索引,不存在再真正上传。 (2)例如自动升级的客户端,判断下载的程序安装包是否完整,可以计算文件的MD5值,与服务器端计算的Md5值进行比对。

 

4、MD5加盐

  我们知道,如果直接对密码进行散列,那么黑客可以对通过获得这个密码散列值,然后通过查散列值字典(例如MD5密码破解网站),得到某用户的密码。

  加Salt可以一定程度上解决这一问题。所谓加Salt方法,就是加点“佐料”。其基本想法是这样的:当用户首次提供密码时(通常是注册时),由系统自动往这个密码里撒一些“佐料”,然后再散列。而当用户登录时,系统为用户提供的代码撒上同样的“佐料”,然后散列,再比较散列值,已确定密码是否正确。

  这里的“佐料”被称作“Salt值”,这个值是由系统随机生成的,并且只有系统知道。这样,即便两个用户使用了同一个密码,由于系统为它们生成的salt值不同,他们的散列值也是不同的。即便黑客可以通过自己的密码和自己生成的散列值来找具有特定密码的用户,但这个几率太小了(密码和salt值都得和黑客使用的一样才行)。

 

下面详细介绍一下加Salt散列的过程。介绍之前先强调一点,前面说过,验证密码时要使用和最初散列密码时使用“相同的”佐料。所以Salt值是要存放在数据库里的。

用户注册时,

  1. 用户输入【账号】和【密码】(以及其他用户信息);
  2. 系统为用户生成【Salt值】;
  3. 系统将【Salt值】和【用户密码】连接到一起;
  4. 对连接后的值进行散列,得到【Hash值】;
  5. 将【Hash值1】和【Salt值】分别放到数据库中。

用户登录时,

  1. 用户输入【账号】和【密码】;
  2. 系统通过用户名找到与之对应的【Hash值】和【Salt值】;
  3. 系统将【Salt值】和【用户输入的密码】连接到一起;
  4. 对连接后的值进行散列,得到【Hash值2】(注意是即时运算出来的值);
  5. 比较【Hash值1】和【Hash值2】是否相等,相等则表示密码正确,否则表示密码错误。

有时候,为了减轻开发压力,程序员会统一使用一个salt值(储存在某个地方),而不是每个用户都生成私有的salt值。

例子详解:

第一代密码

 早期的软件系统或者互联网应用,数据库中设计用户表的时候,大致是这样的结构:

         

 

  数据存储形式如下:

         

 

 主要的关键字段就是这么两个,一个是登陆时的用户名,对应的一个密码,而且那个时候的用户名是明文存储的,如果你登陆时用户名是 123,那么数据库里存的就是 123。这种设计思路非常简单,但是缺陷也非常明显,数据库一旦泄露,那么所有用户名和密码都会泄露,后果非常严重。 

第二代密码

 为了规避第一代密码设计的缺陷,聪明的人在数据库中不在存储明文密码,转而存储加密后的密码,典型的加密算法是 MD5 和 SHA1,其数据表大致是这样设计的:

       

 

 数据存储形式如下: 

       

 假如你设置的密码是 123,那么数据库中存储的就是 202cb962ac59075b964b07152d234b70 或 40bd001563085fc35165329ea1ff5c5ecbdbbeef。当用户登陆的时候,会把用户输入的密码执行 MD5(或者 SHA1)后再和数据库就行对比,判断用户身份是否合法,这种加密算法称为散列。

 严格地说,这种算法不能算是加密,因为理论上来说,它不能被解密。所以即使数据库丢失了,但是由于数据库里的密码都是密文,根本无法判断用户的原始密码,所以后果也不算太严重。

 

第三代密码

 本来第二代密码设计方法已经很不错了,只要你密码设置得稍微复杂一点,就几乎没有被破解的可能性。但是如果你的密码设置得不够复杂,被破解出来的可能性还是比较大的。

 好事者收集常用的密码,然后对他们执行 MD5 或者 SHA1,然后做成一个数据量非常庞大的数据字典,然后对泄露的数据库中的密码就行对比,如果你的原始密码很不幸的被包含在这个数据字典中,那么花不了多长时间就能把你的原始密码匹配出来。这个数据字典很容易收集,CSDN 泄露的那 600w 个密码,就是很好的原始素材。

 于是,第三代密码设计方法诞生,用户表中多了一个字段:

        

 

 数据存储形式如下:

        

 

  Salt 可以是任意字母、数字、或是字母或数字的组合,但必须是随机产生的,每个用户的 Salt 都不一样,用户注册的时候,数据库中存入的不是明文密码,也不是简单的对明文密码进行散列,而是 MD5( 明文密码 + Salt),也就是说: 

MD5('123' + '1ck12b13k1jmjxrg1h0129h2lj') = '6c22ef52be70e11b6f3bcf0f672c96ce'
MD5('456' + '1h029kh2lj11jmjxrg13k1c12b') = '7128f587d88d6686974d6ef57c193628'

  由于加了 Salt,即便数据库泄露了,但是由于密码都是加了 Salt 之后的散列,坏人们的数据字典已经无法直接匹配,明文密码被破解出来的概率也大大降低。

  是不是加了 Salt 之后就绝对安全了呢?淡然没有!坏人们还是可以他们数据字典中的密码,加上我们泄露数据库中的 Salt,然后散列,然后再匹配。但是由于我们的 Salt 是随机产生的,假如我们的用户数据表中有 30w 条数据,数据字典中有 600w 条数据,坏人们如果想要完全覆盖的坏,他们加上 Salt 后再散列的数据字典数据量就应该是 300000* 6000000 = 1800000000000,一万八千亿啊,干坏事的成本太高了吧。但是如果只是想破解某个用户的密码的话,只需为这 600w 条数据加上 Salt,然后散列匹配。可见 Salt 虽然大大提高了安全系数,但也并非绝对安全。

  实际项目中,Salt 不一定要加在最前面或最后面,也可以插在中间嘛,也可以分开插入,也可以倒序,程序设计时可以灵活调整,都可以使破解的难度指数级增长。

 

MD5加盐实现

import java.util.Random;
import org.apache.commons.codec.binary.Hex;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.MessageDigest;
 
/**
 * MD5工具类,加盐
 */
public class MD5Util {
 
    /**
     * 普通MD5
     * @param inStr
     * @return
     */
    public static String MD5(String input) {
        MessageDigest md5 = null;
        try {
            md5 = MessageDigest.getInstance("MD5");
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            return "check jdk";
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return "";
        }
        char[] charArray = input.toCharArray();
        byte[] byteArray = new byte[charArray.length];
 
        for (int i = 0; i < charArray.length; i++)
            byteArray[i] = (byte) charArray[i];
        byte[] md5Bytes = md5.digest(byteArray);
        StringBuffer hexValue = new StringBuffer();
        for (int i = 0; i < md5Bytes.length; i++) {
            int val = ((int) md5Bytes[i]) & 0xff;
            if (val < 16)
                hexValue.append("0");
            hexValue.append(Integer.toHexString(val));
        }
        return hexValue.toString();
 
    }
 
     
     
     
    /**
     * 加盐MD5
     * @param password
     * @return
     */
        public static String generate(String password) {
            Random r = new Random();
             StringBuilder sb = new StringBuilder(16);
             sb.append(r.nextInt(99999999)).append(r.nextInt(99999999));
             int len = sb.length();
             if (len < 16) {
                 for (int i = 0; i < 16 - len; i++) {
                     sb.append("0");
                 }
             }
             String salt = sb.toString();
             password = md5Hex(password + salt);
             char[] cs = new char[48];
             for (int i = 0; i < 48; i += 3) {
                 cs[i] = password.charAt(i / 3 * 2);
                 char c = salt.charAt(i / 3);
                 cs[i + 1] = c;
                 cs[i + 2] = password.charAt(i / 3 * 2 + 1);
             }
            return new String(cs);
        }
 
        /**
         * 校验加盐后是否和原文一致
         * @param password
         * @param md5
         * @return
         */
        public static boolean verify(String password, String md5) {
             char[] cs1 = new char[32];
            char[] cs2 = new char[16];
            for (int i = 0; i < 48; i += 3) {
                cs1[i / 3 * 2] = md5.charAt(i);
                cs1[i / 3 * 2 + 1] = md5.charAt(i + 2);
                cs2[i / 3] = md5.charAt(i + 1);
            }
            String salt = new String(cs2);
            return md5Hex(password + salt).equals(new String(cs1));
        }
 
        /**
         * 获取十六进制字符串形式的MD5摘要
         */
        private static String md5Hex(String src) {
            try {
                MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance("MD5");
                byte[] bs = md5.digest(src.getBytes());
                return new String(new Hex().encode(bs));
            } catch (Exception e) {
                return null;
            }
        }          
}

测试类:

public class Zmain {
 
    // 测试主函数
    public static void main(String args[]) {
        // 原文
        String plaintext = "DingSai";
    //  plaintext = "123456";
        System.out.println("原始:" + plaintext);
        System.out.println("普通MD5后:" + MD5Util.MD5(plaintext));
 
        // 获取加盐后的MD5值
        String ciphertext = MD5Util.generate(plaintext);
        System.out.println("加盐后MD5:" + ciphertext);
        System.out.println("是否是同一字符串:" + MD5Util.verify(plaintext, ciphertext));
        /**
         * 其中某次DingSai字符串的MD5值
         */
        String[] tempSalt = { "c4d980d6905a646d27c0c437b1f046d4207aa2396df6af86", "66db82d9da2e35c95416471a147d12e46925d38e1185c043", "61a718e4c15d914504a41d95230087a51816632183732b5a" };
 
        for (String temp : tempSalt) {
            System.out.println("是否是同一字符串:" + MD5Util.verify(plaintext, temp));
        }            
        
    }
}

 

posted @ 2019-09-24 21:21  myseries  阅读(5476)  评论(0编辑  收藏