【手艺深度】【安全】Remote Password Protection：一套密码永不上传的登录协议方案（含盲签 + Pairing + Crypto 模块）

【手艺深度】【安全】Remote Password Protection：一套密码永不上传的登录协议方案（含盲签 + Pairing + Crypto 模块）

作者：ZFJ_张福杰
博客：https://zfj1128.blog.csdn.net
日期：2025-11-30
关键词：密码学、盲签、双线性映射、远程密码保护、HSM、零信任

---

前言

传统密码验证机制（如 Django / PHP / Java Web）高度依赖：

• 服务端保存 password hash
• 登录时上传密码 hash 或明文

结果导致：

• 服务端数据库一旦泄露 → 攻击者可离线暴力破解
• 用户弱密码更是瞬间被撞库
• 密码无脱敏风险极高

有没有办法做到：

服务端永远不知道用户密码，甚至不知道密码哈希？

数据库泄露也无法用于暴力破解密码？

答案是：可能的。

这里我将给出一套基于盲化（Blind） + Pairing（双线性映射） + 主密钥混合的 Remote Password Protection 技术方案。

架构图

在交易所中，任何安全小漏洞都可以是灾难性的。

---

一、协议参与方

系统由三个角色组成：

角色	说明
Client	用户设备（浏览器 / App）
Server	业务服务器
Crypto	密码服务，持有主密钥 msk（通常运行在硬件安全模块 HSM 或可信执行环境 TEE）

为什么要有 Crypto？
答：因为只有它持有主密钥 msk，如果 Server 泄露也无法暴力破解密码。

---

二、核心思想

协议基于三件事：

2.1 密码盲化（Blind）

客户端对密码 H(psw) 进行随机盲化：

$$x=H(psw{)}^r$$

服务器完全无法看到 H(psw)。

2.2 双线性映射 Pairing

服务器用自己的秘密 w 参与运算：

$$v=H(uid||w)y1=e(v,x)$$

e() 是双线性映射，允许双方秘密混合，但没人能反推。

2.3 主密钥混合（Crypto）

Crypto 再加入 msk 混合：

$$k=H(w||msk)y=y{1}^k$$

这让最终结果 z 同时绑定：

• 用户密码
• 服务器秘密 w
• Crypto 的主密钥 msk

任何一方单独泄露都无法破解密码。

---

三、方案对比解析

下面分别介绍三种方案。

3.1 方案1：基础注册 + 登录流程

密码盲签，服务端无破解可能，适用于所有需要高安全登录的场景。

3.1.1 流程：

1. Client：盲化密码 → x
2. Server：生成 uid、计算 v
3. Server：计算 y1 = e(v, x)
4. Crypto：混合主密钥得到 y
5. Client：去盲化 y → z（最终凭证）

后续登录时再计算一遍，若 z 相同则登录成功。

3.1.2 安全性

• 服务端永远不知道密码，也不知道密码哈希
• 数据库泄露无法暴力破解
• 客户端永远不上传密码

3.1.3 方案图

3.2 方案2：增强版（加入 Token + 安全通道）

增加双通道密钥协商 + Token 签发

3.2.1 流程：

在方案1基础上增加：

• ✔ Client ↔ Server 会话密钥
• ✔ Client ↔ Crypto 会话密钥
• ✔ Crypto 使用私钥签 token（用户登录凭证）

3.2.2 提升：

• 前后端可以安全通信
• Token 可用于后续接口鉴权
• 加密通道确保传输安全

3.2.3 适合：

• Web 登录
• 多节点 API 体系
• 单点登录（SSO）

3.2.4 方案图

3.3 方案3：旧系统升级方案（兼容 MD5）

协助从 MD5 密码迁移到盲签系统，非常贴合真实企业场景。

3.3.1 场景：

• 旧系统保存 md5(psw)
• 新系统需要盲签协议

3.3.2 方案：

1. 用户输入密码
2. Server 用旧规则验证 H(salt, md5(psw))
3. 验证利用 → 迁移到新协议
4. Server 生成 pubU / privU
5. 做完盲签注册流程

3.3.3 最终实现：

• ✔ 新旧框架平滑迁移
• ✔ 不需要用户重设密码
• ✔ 用户透明升级

3.3.4 方案图

---

四、总结

Remote Password Protection 是一套具有高安全性、低信任依赖、可升级性的认证协议。

它具备：

• 密码永不上传
• 服务端无可逆哈希
• 数据库泄露不可暴力破解
• 支撑 Token 与安全通道
• 支持旧系统无缝升级

适用于：

• 交易所
• 银行
• 高安全 SaaS
• 企业级身份认证系统

未来的安全密码体系，一定是此种“密码永不上传”的方向。

---

五、完整数学公式（带推导说明）

以下为可直接渲染的 LaTeX：

5.1 密码盲化（Blind）

$$latexx=\text{blind}(psw)=H(psw{)}^r$$

5.2 服务器秘密生成

$$latexv=H(uid\parallel w)$$

5.3 双线性映射计算

$$latex{y}_1=e(v,x)$$

5.4 Crypto 主密钥混合

$$latexk=H(w\parallel msk)$$

$$latexy=y_1^k$$

5.5 客户端去盲化

$$latexz=\text{unblind}(y)$$

最终凭证 z：

$$latexz=e(v,H(psw){)}^k$$

5.6 登录验证

登录时重新计算：

$$latex{z}^{\prime }=e(H(uid\parallel w),H(psw){)}^{H(w\parallel msk)}$$

验证：

$$latex\text{LoginSuccess}⟺z^{\prime }=z$$

---

六、关键变量解释

6.1 客户端（Client）

• psw：用户输入的密码
• x = blind(psw)：盲化后的密码（不可逆 + 服务端无法反推原密码）
• pubU / privU：用户公私钥（用户端生成）

6.2 服务端（Server）

• w：服务器内的某个随机值（类似 site secret）
• v = H(uid || w)：与用户身份关联的服务器秘密
• pubS / privS：服务器公私钥

6.3 Crypto（第三方密码服务）

• msk：主密钥，仅 crypto 模块持有
• PRIV / PUB：crypto 公私钥

6.4 盲签结果

• y1 = e(v, x)
• 服务端不知道 x 的明文，用户也不知道 v 的明文
• 双方协作得到一个安全的验证凭证

关于作者(ZFJ_张福杰)

• 官网：https://zfjsafe.com
• 博客：https://zfj1128.blog.csdn.net
• Github：https://github.com/zfjsyqk
• Gitee：https://gitee.com/zfj1128
• 打赏：https://zfjsafe.com/paycode

---