Bcrypt 加密算法研究与对比

一、什么是Bcrypt

1、bcrypt，是一个跨平台的文件加密工具。由它加密的文件可在所有支持的操作系统和处理器上进行转移。它的口令必须是8至56个字符，并将在内部被转化为448位的密钥。

2、Bcrypt是单向hash算法, 不可逆向解密，生成的密文是60位的。

二、Bcrypt如何加密与验证？

以SpringSecurity为例：BCryptPasswordEncoder类中有两个方法：encode和matches。前者用于加密，后者用于验证。
源码解析参考地址：https://www.cnblogs.com/chengxuxiaoyuan/p/11939084.html

（一）encode方法加密：

• 大致方法调用流程：
  => encode() 传入明文，准备加密
  => BCrypt.gensalt() 获取生成随机盐值salt
  => hashpw() 通过传入的salt生成real_salt。将real_salt和传入的明文，通过规则策略生成最终密文。

• 加密后的最终密文示例：（图片来源网上）
  

  1、Bcrypt: 2a代表Bcrypt加密版本号。
  2、Rouds: 迭代次方数，10是默认值。可以设置范围为4-31。最终迭代次数为2的Rouds次方。
  3、Salt: 22位的盐值（即上述的real_salt）。
  4、Hash：明文password和Salt一起hash加密后生成的密文，长度31位。

（二）matches方法验证：

• 大致方法调用流程：
  => matches() 传入明文与数据库密文准备进行验证。
  => BCRYPT_PATTERN.matcher() 校验数据库密文是否符合规范。
  => BCrypt.checkpw() 进入匹配明文与数据库密文。
  => hashpw() 传入明文与数据库密文。提取数据库密文中的指定位置的22位长度的盐值real_salt，将其与明文通过相同加密策略生成新密文。
  => equalsNoEarlyReturn() 新密文与数据库密文逐个字节比较，完全相同则说明验证成功。

三、如果使用彩虹表进行hash碰撞攻击会如何？

Bcrypt是种慢哈希算法，执行时间较长。同时随机盐可以有效抵御彩虹表，使用这该种算法时也需要指定相应的参数，使破解难度增加。

四、比较

• MD5加密算法的缺陷:

  1、常规MD5加密，可使用彩虹表碰撞来进行攻击，可以匹配出原密码或者能得到相同密文的明文。
  2、加盐使攻击者无法采用特定的查询表或彩虹表快速破解大量哈希值，但不能阻止字典攻击或暴力攻击。这里假设攻击者已经获取到用户数据库，意味着攻击者知道每个用户的盐值，根据Kerckhoffs’s principle，应该假设攻击者知道用户系统使用密码加密算法，如果攻击者使用高端GPU或定制的ASIC，每秒可以进行数十亿次哈希计算，针对每个用户进行字典查询的效率依旧很高效。

• 相对于MD5，Bcrypt加密算法的特点：

  1、相同明文通过Bcrypt生成的密文每次都是不一样的，MD5则相同。这样就无法通过直接比对密文来反推明文。
  2、Bcrypt是种慢哈希算法，执行时间较长。有文章指出，针对某一字符串，Bcrypt执行一次加密约0.3秒，MD5加密约1微秒（百万分之一秒）。使得暴力破解Bcrypt的时间成本很高。https://www.jianshu.com/p/2b131bfc2f10
  3、Bcrypt加密长度60位，MD5是32位，提高穷举难度。

• 各种加密算法的比较参考：

  https://www.cnblogs.com/tqlin/p/11320970.html

五、数据库迁移是否有问题？

Bcrypt算法是跨平台的加密算法，数据库迁移后，不会影响原数据的验证。

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1、https://www.jianshu.com/p/2b131bfc2f10
2、https://www.cnblogs.com/chengxuxiaoyuan/p/11939084.html
3、https://www.cnblogs.com/qianjinyan/p/10636404.html
4、https://www.cnblogs.com/tqlin/p/11320970.html