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md5等摘要算法的「撞库」与「加盐」（Ⅰ）

article 2024/11/14 11:58:00

了解 MD5 摘要算法、撞库与加盐

在网络安全中，“撞库攻击”和“加盐”是经常听到的术语，而 MD5 等摘要算法的特性也使它们在密码学领域备受关注。今天，我将为大家科普 MD5 摘要算法的基本原理，以及撞库和加盐技术的作用与区别。

一、什么是 MD5 及其在密码学中的作用

MD5（Message Digest Algorithm 5）是 Ronald Rivest 在 1991 年设计的一种消息摘要算法，通常用于生成 128 位的哈希值。其主要特性包括：

不可逆性：MD5 将输入消息（如密码）通过算法处理，生成一串固定长度的“摘要”，从而隐去了原始数据内容。但算法本身无法通过结果直接反推原文。
相同输入相同输出：对于同一个输入值，MD5 总会生成相同的输出。这对密码验证非常重要，因为在验证过程中无需保存密码原文，仅需保存哈希值。
高效性：生成 MD5 哈希值的过程相对简单且快速。

这些特性使得 MD5 早期在密码存储和数据完整性验证中被广泛应用，但随着计算能力的增强和更多安全研究的进展，MD5 的一些缺陷逐渐暴露，特别是抗碰撞性不足的问题。

示例：生成 MD5 哈希

我们可以用 JavaScript 来生成 MD5 哈希，来更好地理解这个算法的工作方式：

// 使用 crypto-js 库来生成 MD5 哈希（需要先安装 crypto-js）
const CryptoJS = require("crypto-js");

// 用户输入的密码
const password = "password123";

// 生成 MD5 哈希
const hash = CryptoJS.MD5(password).toString();
console.log("不加盐的哈希:", hash);

输出的哈希值在每次输入相同密码时都会一样，例如 password123 的哈希值可能为 482c811da5d5b4bc6d497ffa98491e38。这就使得彩虹表和撞库攻击可能有效。

二、什么是“撞库”攻击？

“撞库”是黑客使用的破解密码技术之一，属于暴力破解的一种变种。在撞库攻击中，黑客会利用大量的预生成哈希值，去“碰撞”目标系统中保存的哈希值，以找出可能的原始密码。

撞库的主要流程

获取数据库信息：黑客通常通过漏洞、数据泄露等途径，获得目标数据库中存储的哈希密码。
构建或使用现有的哈希库：将常见密码进行哈希处理，生成大量的哈希值，然后将这些哈希值与泄露的哈希值对比。
比对匹配：当哈希库中的某个哈希值与目标哈希值相同时，说明原始密码已经被成功破解。

“彩虹表”与撞库

彩虹表是帮助黑客实现撞库攻击的重要工具。它是一个庞大的哈希值数据库，存储了从常见密码生成的哈希值，并按一定规律减少存储空间。当数据库中的哈希值足够多时，黑客可以极大地减少破解密码的时间成本。

为什么 MD5 更容易被撞库？

由于 MD5 的输出长度和计算能力的提升，普通设备便可快速生成大量哈希值。更重要的是，MD5 不能抵抗彩虹表的暴力破解，这也正是 MD5 渐渐被更安全的哈希算法（如 SHA-256）替代的原因。

三、什么是“加盐”？

“加盐”（Salting）是一种增加哈希算法安全性的技术。在生成密码哈希之前，程序会在原始密码后追加一串随机字符（盐值），再进行哈希操作。加盐的主要作用是通过随机性来增加哈希结果的唯一性，防止撞库攻击。

加盐的主要流程

生成随机盐值：为每个用户生成一个独特的随机字符串作为盐值。
盐值与密码组合：将盐值与用户的原始密码拼接在一起。
生成哈希值：对盐值与密码组合后的字符串进行 MD5 或其他哈希操作，生成一个独一无二的哈希值。

示例：带盐的 MD5 哈希生成

为了更好地理解加盐过程，我们来看看如何在 JavaScript 中为每个用户生成一个带盐的 MD5 哈希：

// 使用 crypto-js 生成带盐的哈希
const generateSaltedHash = (password) => {
    // 生成一个随机的盐值
    const salt = CryptoJS.lib.WordArray.random(16).toString();
    
    // 将盐值和密码组合后进行 MD5 哈希处理
    const saltedHash = CryptoJS.MD5(password + salt).toString();
    
    console.log("盐值:", salt);
    console.log("带盐的哈希:", saltedHash);

    // 返回盐值和带盐的哈希（存储时需保存这两个值）
    return { salt, saltedHash };
};

// 示例
const { salt, saltedHash } = generateSaltedHash("password123");

在这个示例中，每次生成的哈希值都会不同，因为盐值是随机的。存储密码时，我们需要保存 盐值和带盐哈希值。验证密码时，只需使用相同的盐值生成哈希，比较是否一致即可。

示例：验证带盐的哈希

为了验证用户的密码，我们将提取存储的盐值并与用户输入的密码组合，重新生成带盐的哈希值并进行比对。

// 验证带盐哈希的函数
const verifyPassword = (inputPassword, storedSalt, storedHash) => {
    // 使用存储的盐值生成输入密码的哈希
    const inputHash = CryptoJS.MD5(inputPassword + storedSalt).toString();
    
    // 比对生成的哈希值和存储的哈希值
    return inputHash === storedHash;
};

// 验证示例
const isPasswordCorrect = verifyPassword("password123", salt, saltedHash);
console.log("密码验证通过:", isPasswordCorrect); // 如果密码正确，会输出 true