存储密码——要做对！
作者：Christoph Wille
英文翻译：Bernhard Spuida
日期：2004/01/05
在很多（如果不说几乎所有的话）Web应用（从Web论坛到Web商店）中，管理着用户数据。这些用户数据包括除用户名外还含有密码的用户登录信息，并且是纯文本的。一个安全漏洞！
为什么存储用户名和密码为纯文本是一个安全漏洞呢？那么，想象一个骇客通过OS或服务器软件错误获得了系统访问权，并能够看到用户数据库。现在他就知道了任何用户的名字和密码，他可以登录为一个“真正”的用户并用那个用户的权限为所欲为，在Web商店订货到在论坛上“角色暗杀”（character assassination）。而你是管理员……
怎么消除这个安全威胁呢？数十年前就有一个被证明安全有效的方法来存放密码：在UNIX中，用户密码被存储为所谓的“salted hashes”。
何谓“salted hashes”
哈希是一个不等的标识任意长度文件的定长数值。哈希算法的一个例子是SHAI。读者现在可能想说将密码存放为一个哈希值是不够的，但为什么呢？
这是因为总是有所谓的“字典攻击”来破坏哈希化密码（Hashed password）。一个很好的例子就是NT4的MD5哈希化密码。这是一种暴力攻击：字典中的所有项目用MD5哈希计算后将结果与密码数据库比对。猜猜这样的话密码有多快被发现？
Salted Hash的目的就是在每个密码后面添加随机值（称为salt），然后才计算密码和salt的哈希值，以此防范上述类型的攻击。为了比对密码，salt必须和salted hash存放在一起。但只有攻击的vector才会为每一个保存的密码和salt对字典重新编码，这可要消耗大量时间。
如前所述，我们现在要存放三个域——用户名、salt和密码的salted hash，而不是用户名和密码了。我还提到当这些数据落到骇客手中时，他将无法用典型的攻击方法，而很可能转向其他更容易攻击点的受害者了。
有一点要记住：现在无法发送“密码提醒”的电邮了——能做的只是为用户生成并发送一个新的密码。由于这里发生过很多错误，我们从生成真正随机密码的.NET代码开始。
生成密码——要做对！
整个类是在一个(C# ASP.NET)社区项目中和另一位AspHeute作者Alexander Zeitler共同创建的。这个例子同样碰到了如何生成好密码并正确存储的问题。
为这个目的，我们创建了类Password，并有以下方法。
namespace DotNetGermanUtils
{
public class Password
{
public Password(string strPassword, int nSalt)
public static string CreateRandomPassword(int PasswordLength)
public static int CreateRandomSalt()
public string ComputeSaltedHash()
}
}
生成一个新密码的方法是静态的，我们可以设定生成的密码长度。
public static string CreateRandomPassword(int PasswordLength)
{
String _allowedChars = "abcdefghijkmnopqrstuvwxyzABCDEFGHJKLMNOPQRSTUVWXYZ23456789";
Byte[] randomBytes = new Byte[PasswordLength];
RNGCryptoServiceProvider rng = new RNGCryptoServiceProvider();
rng.GetBytes(randomBytes);
char[] chars = new char[PasswordLength];
int allowedCharCount = _allowedChars.Length;
for(int i = 0;i<PasswordLength;i++)
{
chars[i] = _allowedChars[(int)randomBytes[i] % allowedCharCount];
}
return new string(chars);
}
这里的原理和文章Generating a secure password (德文) 中的ASP解决方法是类似的，不过我们在这里添加了些特别之处：我们用加密的安全随机数来从“数组”_allowedChars中挑选密码的字符。类RNGCryptoServiceProvider在文章Unbreakable Encryption Using One Time Pads (英文) 中讨论过。
这样，我们生成了可用作用户初始密码的真正随机密码——现在只需要一个salt了。
我们创建一个salt
public static int CreateRandomSalt()
{
Byte[] _saltBytes = new Byte[4];
RNGCryptoServiceProvider rng = new RNGCryptoServiceProvider();
rng.GetBytes(_saltBytes);
return ((((int)_saltBytes[0]) << 24) + (((int)_saltBytes[1]) << 16) +
(((int)_saltBytes[2]) << 8) + ((int)_saltBytes[3]));
}
创建了一个四字节的salt（一个整数，以方便在数据库表中的存储）。这个salt和生成的密码组成了计算salted hash的基础。
计算Salted Hash
对Salted Hash的计算是操作两个由构造器设置的成员变量的一个实例方法。
public class Password
{
private string _password;
private int _salt;
public Password(string strPassword, int nSalt)
{
_password = strPassword;
_salt = nSalt;
}
这样，方法ComputeSaltedHash只返回salted hash并不接受任何参数。计算哈希值是利用有名的SHAI算法。
public string ComputeSaltedHash()
{
// Create Byte array of password string
ASCIIEncoding encoder = new ASCIIEncoding();
Byte[] _secretBytes = encoder.GetBytes(_password);
// Create a new salt
Byte[] _saltBytes = new Byte[4];
_saltBytes[0] = (byte)(_salt >> 24);
_saltBytes[1] = (byte)(_salt >> 16);
_saltBytes[2] = (byte)(_salt >> 8);
_saltBytes[3] = (byte)(_salt);
// append the two arrays
Byte[] toHash = new Byte[_secretBytes.Length + _saltBytes.Length];
Array.Copy(_secretBytes, 0, toHash, 0, _secretBytes.Length);
Array.Copy(_saltBytes, 0, toHash, _secretBytes.Length, _saltBytes.Length);
SHA1 sha1 = SHA1.Create();
Byte[] computedHash = sha1.ComputeHash(toHash);
return encoder.GetString(computedHash);
}
现在我们有了所有需要的函数，接着来用这个类。
日常使用的类Password
我创建了一个小例子来演示一个新密码的创建、一个新salt和最终的salted hash。
using System;
using DotNetGermanUtils;
namespace HashPassword
{
class TestApplication
{
[STAThread]
static void Main(string[] args)
{
// Generate a new random password string
string myPassword = Password.CreateRandomPassword(8);
// Debug output
Console.WriteLine(myPassword);
// Generate a new random salt
int mySalt = Password.CreateRandomSalt();
// Initialize the Password class with the password and salt
Password pwd = new Password(myPassword, mySalt);
// Compute the salted hash
// NOTE: you store the salt and the salted hash in the datbase
string strHashedPassword = pwd.ComputeSaltedHash();
// Debug output
Console.WriteLine(strHashedPassword);
}
}
}
以下几点非常重要：为每个用户生成一个新的salt。若两个用户凑巧选择了同一个密码，两个账户的salted hash仍然会是不同的。
源代码显示了新密码和salt的创建，当用户试图登录时，如下：
// retrieve salted hash and salt from user database, based on username
...
Password pwd = new Password(txtPassword.Text, nSaltFromDatabase);
if (pwd.ComputeSaltedHash() == strStoredSaltedHash)
{
// user is authenticated successfully
}
else
{
...
基本上这和普通的用户名/密码实现没什么分别，但即使服务器端的密码数据落入未经授权的第三方手中，数据也更为安全。
结论
我们这里演示的类可以加入你自己的.NET项目中——直接在C#项目中或作为其他编程语言的一个程序集。从现在开始，不安全的密码储存再没有其他借口了。
下载代码
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