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【日常经验】五种密码加密方式比较

article 2025/2/24 11:40:52

背景 ：日常需要加密的场景有很多，市场上的加密方式也很多，我们该如何选择呢，下面进行详细梳理汇总，供大家参考选择。
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1 、密码加密介绍
加密类型目前主流的有三种：对称加密、非对称加密和摘要加密
（1）对称加密: 文件加密和解密使用相同的密钥，即加密密钥也可以用作解密密钥
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比如3DES、AES等算法，使用这种方式加密是可以通过解密来还原出原始密码的，当然前提条件是需要获取到密钥。不过既然大量的用户信息已经泄露了，密钥很可能也会泄露，当然可以将一般数据和密钥分开存储、分开管理，但要完全保护好密钥也是一件非常复杂的事情，所以这种方式并不是很好的方式。

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优点：加密速度快，效率高
缺点：相对不太安全（不要保存敏感信息）

（2）非对称加密：两个密钥：公开密钥（publickey）和私有密钥，公有密钥加密，私有密钥解密
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优点：与对称加密相比，安全性更高
缺点：加密和解密速度慢，建议少量数据加密

（3）摘要加密（单向加密）：对数据进行哈希运算来生成一个固定长度的摘要（也称为哈希值或消息摘要）
使用这些算法后，无法通过计算还原出原始密码，而且实现比较简单，因此很多互联网公司都采用这种方式保存用户密码，曾经这种方式也是比较安全的方式，但随着彩虹表技术的兴起，可以建立彩虹表进行查表破解，目前这种方式已经很不安全了。

其实之前公司也是采用的这种MD5加密方式。
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特点：不可逆，唯一性
场景：密码加密、数字签名
常见的加密算法：MD5、BCrypt

（4）：PBKDF2算法
PBKDF2（Password-Based Key Derivation Function 2）算法不属于传统意义上的加密方式，而是一种密钥派生算法。它主要用于从密码导出加密密钥，通过多次迭代哈希运算和使用随机盐值来增加密码的强度和安全性。
该算法原理大致相当于在HASH算法基础上增加随机盐，并进行多次HASH运算，随机盐使得彩虹表的建表难度大幅增加，而多次HASH也使得建表和破解的难度都大幅增加。

在使用PBKDF2算法时，HASH一般会选用sha1或者sha256，随机盐的长度一般不能少于8字节，HASH次数至少也要1000次，这样安全性才足够高。一次密码验证过程进行1000次HASH运算，对服务器来说可能只需要1ms，但对于破解者来说计算成本增加了1000倍，而至少8字节随机盐，更是把建表难度提升了N个数量级，使得大批量的破解密码几乎不可行，该算法也是美国国家标准与技术研究院推荐使用的算法。

具体来说，PBKDF2算法的特点包括：

  1. 基于密码：PBKDF2使用用户输入的密码作为输入之一，这是它与其他密钥派生算法的一个重要区别。
  2. 多次迭代：算法会对密码和盐进行多次哈希运算，迭代次数越高，计算开销越大，从而增加了暴力破解的难度。
  3. 使用随机盐：盐是一个随机生成的序列，加入到密码的哈希过程中，以防止相同的密码生成相同的密钥。这有助于抵御彩虹表攻击。
  4. 输出固定长度的密钥：PBKDF2可以生成固定长度的密钥，以适应不同的加密需求。

虽然PBKDF2本身不是一种加密方式，但它在加密系统中扮演着重要的角色。例如，在存储用户密码时，可以使用PBKDF2将密码转换为密钥，然后再使用这个密钥来加密存储的敏感信息。这样，即使攻击者获取了存储的加密信息，也很难通过逆向工程来恢复原始密码。

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（5）：bcrypt、scrypt等算法

bcrypt和scrypt都是现代密码学中广泛使用的加密算法，它们各自具有独特的特点和优势。以下是对这两种算法的详细分析：

bcrypt算法

  1. 基本原理：

    • bcrypt是一种基于Blowfish加密算法的密码哈希函数，专为密码存储设计。
    • 它使用密码和一个随机生成的盐值作为输入，通过多次迭代哈希运算生成一个固定长度的密码哈希值。

  2. 安全性：

    • 由于引入了盐值和可调节的工作因子（cost值），bcrypt能够有效抵抗彩虹表攻击和暴力破解。
    • 盐值使得相同的密码在每次加密时都会生成不同的哈希值。
    • 工作因子增加了哈希运算的次数，从而提高了破解的难度。

  3. 性能：

    • bcrypt的运算速度相对较慢，这是为了增加破解的难度而故意设计的。
    • 然而，在大量用户验证密码时，bcrypt使用了缓存机制来保持高效率。

  4. 应用场景：

    • bcrypt适用于各种需要存储密码或进行身份验证的场景，如用户注册、登录和密码重置。

scrypt算法

  1. 基本原理：

    • scrypt是由Colin Percival为他的备份服务Tarsnap开发的加密算法，是一种基于密码学的哈希函数。
    • 它结合了伪随机数生成、哈希函数迭代以及大量的内存操作来增加破解难度。

  2. 安全性：

    • scrypt在计算复杂度和内存使用量上都较高，这使其在面对暴力破解和彩虹表攻击时具有更高的抵抗力。
    • 它还提供了更灵活的参数调整功能，以适应不同的安全需求和应用场景。

  3. 性能：

    • scrypt的加密过程需要较长的计算时间和较多的内存占用，这使得并行计算多个摘要变得困难。
    • 然而，这种设计也增加了攻击者的成本和难度。

  4. 应用场景：

    • scrypt在加密货币和区块链系统中得到了广泛应用，如狗狗币和莱特币就采用了scrypt算法来确保网络的去中心化和安全性。
    • 此外，它还可以用于生成安全的密钥、保护敏感数据的存储和传输，以及身份验证和访问控制。

比较与分析

  • 安全性：在安全性方面，scrypt相对于bcrypt具有更高的计算复杂度和内存使用量，因此在某些场景下可能更难以被破解。然而，这并不意味着bcrypt不安全，它仍然是一种非常强大的密码哈希算法。
  • 性能：在性能方面，bcrypt的运算速度相对较慢，但使用了缓存机制来保持高效率。而scrypt则需要较长的计算时间和较多的内存占用，这可能在一些资源受限的环境中成为性能瓶颈。
  • 应用场景：在应用场景方面，bcrypt更适用于存储密码和进行身份验证等常规任务。而scrypt则更适用于需要更高安全性的场景，如加密货币和区块链系统。

综上所述，bcrypt和scrypt都是优秀的加密算法，各自具有独特的特点和优势。在选择使用哪种算法时，需要根据具体的应用场景和安全需求进行综合考虑。

在日常开发中我们怎么选择，如果对于数据量不大的加密，比如用户登录中密码的加密，这几个是都可以选的，但是安全性考虑：
BCrypt > SHA-256 > Md5 ，其中MD5

Md5加密 VS BCrypt加密
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main方法测试：

package com.zzyl.vo;
import org.springframework.security.crypto.bcrypt.BCrypt;
import org.springframework.util.DigestUtils;
public class PswdTest {
    public static void main(String[] args) {
        //md5加密
        String md5Pswd1 = DigestUtils.md5DigestAsHex("123456".getBytes());
        String md5Pswd2 = DigestUtils.md5DigestAsHex("123456".getBytes());
        System.out.println(md5Pswd1);
        System.out.println(md5Pswd2);
        System.out.println(md5Pswd1.equals(md5Pswd2));
        System.out.println("-------------------------------------");
        String password1 = BCrypt.hashpw("123456", BCrypt.gensalt());
        String password2 = BCrypt.hashpw("123456", BCrypt.gensalt());
        System.out.println(password1);
        System.out.println(password2);
        System.out.println(password1.equals(password2));
    }
}

结果如下：

e10adc3949ba59abbe56e057f20f883e
e10adc3949ba59abbe56e057f20f883e
true
-------------------------------------
$2a$10$rkB/70Cz5UvsE7F5zsBh8O2EYDoGus3/AnVrEgP5cTpsGLxM8iyG6
$2a$10$QIefMa.FmFIb2k2S9/jO7e1S3b0aeXCMtGS/ArKUyt6q28deYQrfy
false

md5对于同一个字符串加密多次都是相同的
BCrypt对于同一个字符串加密多次是不同的，主要是因为添加了随机盐（随机字符串），更加安全

其中BCrypt提供了一个方法，用于验证密码是否正确

boolean checkpw = BCrypt.checkpw("123456", "$2a$10$rkB/70Cz5UvsE7F5zsBh8O2EYDoGus3/AnVrEgP5cTpsGLxM8iyG6");

• 返回值为true，表示密码匹配成功
• 返回值为false，表示密码匹配失败

在日常开发中我们怎么选择，如果对于数据量不大的加密，比如用户登录中密码的加密，这几个是都可以选的，但是安全性考虑：
**BCrypt > SHA-256 > Md5
在选择MD5、SHA-256以及Spring Security的BCryptPasswordEncoder时，需要根据具体的应用场景和安全需求进行综合考虑。以下是对这三种算法的分析和选择建议：

MD5

特点：

  • MD5是一种广泛使用的哈希算法，能够将任意长度的数据转换为128位的哈希值。
  • 由于其算法相对简单，MD5的运算速度较快。
  • 然而，MD5已被证明存在碰撞攻击的漏洞，即存在不同的输入数据但哈希值相同的情况。

选择建议：

  • 由于MD5的安全性较低，不建议在需要高安全性的场景中使用，如密码存储、数字签名等。
  • 对于一些简单的校验和验证场景，如果不需要高安全性，可以考虑使用MD5，但需注意其碰撞风险。

SHA-256

特点：

  • SHA-256是SHA-2算法家族中的一员，能够生成256位的哈希值。
  • SHA-256算法相对复杂，运算速度较MD5慢，但提供了更高的安全性。
  • SHA-256是目前广泛使用的安全哈希算法之一，尚未发现有效的碰撞攻击方法。

选择建议：

  • 对于需要较高安全性的场景，如密码存储、文件完整性校验等，SHA-256是一个较好的选择。
  • SHA-256的哈希值长度较长，降低了碰撞概率，增加了数据的安全性。

Spring Security的BCryptPasswordEncoder

特点：

  • BCryptPasswordEncoder是Spring Security框架提供的一种密码编码器，使用BCrypt算法对用户密码进行安全的哈希加密存储。
  • BCrypt算法结合了随机的盐值和可调节的迭代次数，增加了密码破解的难度。
  • BCryptPasswordEncoder生成的哈希密码长度较长（通常为60位），且每次加密的结果都不同，有效抵御了彩虹表攻击和暴力破解。

选择建议：

  • 对于需要存储和验证用户密码的场景，BCryptPasswordEncoder是一个强烈推荐的选择。
  • 它不仅提供了高安全性，而且易于集成到Spring Security框架中，通过简单的配置即可对用户密码进行编码和验证。

综合考虑

  • 安全性：BCryptPasswordEncoder > SHA-256 > MD5。BCryptPasswordEncoder结合了盐值和迭代次数，提供了最高的安全性；SHA-256虽然较MD5安全，但仍存在被暴力破解的风险（尽管难度较高）；MD5由于存在碰撞攻击的漏洞，安全性最低。
  • 运算速度：MD5 > SHA-256 > BCryptPasswordEncoder。MD5的算法相对简单，运算速度最快；SHA-256算法较复杂，运算速度较慢；BCryptPasswordEncoder由于结合了盐值和迭代次数，运算速度最慢。
  • 应用场景：根据具体需求选择。对于需要高安全性和密码存储的场景，选择BCryptPasswordEncoder；对于文件完整性校验等需要较高安全性的场景，选择SHA-256；对于一些简单的校验和验证场景且对安全性要求不高时，可以考虑使用MD5（但需注意碰撞风险）。

综上所述，在选择MD5、SHA-256以及Spring Security的BCryptPasswordEncoder时，应根据具体的应用场景和安全需求进行综合考虑。在大多数情况下，BCryptPasswordEncoder是存储和验证用户密码的最佳选择。


http://www.kler.cn/a/547642.html

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