通过哈希算法,我们可以验证一段数据是否有效,方法就是对比该数据的哈希值,例如,判断用户口令是否正确,我们用保存在数据库中的password_md5
对比计算md5(password)
的结果,如果一致,用户输入的口令就是正确的。
为了防止黑客通过彩虹表根据哈希值反推原始口令,在计算哈希的时候,不能仅针对原始输入计算,需要增加一个salt来使得相同的输入也能得到不同的哈希,这样,大大增加了黑客破解的难度。
如果salt是我们自己随机生成的,通常我们计算MD5时采用md5(message + salt)
。但实际上,把salt看做一个“口令”,加salt的哈希就是:计算一段message的哈希时,根据不通口令计算出不同的哈希。要验证哈希值,必须同时提供正确的口令。
这实际上就是Hmac算法:Keyed-Hashing for Message Authentication。它通过一个标准算法,在计算哈希的过程中,把key混入计算过程中。
和我们自定义的加salt算法不同,Hmac算法针对所有哈希算法都通用,无论是MD5还是SHA-1。采用Hmac替代我们自己的salt算法,可以使程序算法更标准化,也更安全。
Python自带的hmac模块实现了标准的Hmac算法。我们来看看如何使用hmac实现带key的哈希。
我们首先需要准备待计算的原始消息message,随机key,哈希算法,这里采用MD5,使用hmac的代码如下:
>>> import hmac
>>> message = b'Hello, world!'
>>> key = b'secret' >>> h = hmac.new(key, message, digestmod='MD5') >>> # 如果消息很长,可以多次调用h.update(msg) >>> h.hexdigest() 'fa4ee7d173f2d97ee79022d1a7355bcf'
可见使用hmac和普通hash算法非常类似。hmac输出的长度和原始哈希算法的长度一致。需要注意传入的key和message都是bytes
类型,str
类型需要首先编码为bytes
。
练习
将上一节的salt改为标准的hmac算法,验证用户口令:
# -*- coding: utf-8 -*- import hmac, random def hmac_md5(key, s): return hmac.new(key.encode('utf-8'), s.encode('utf-8'), 'MD5').hexdigest() class User(object): def __init__(self, username, password): self.username = username self.key = ''.join([chr(random.randint(48, 122)) for i in range(20)]) self.password = hmac_md5(self.key, password) db = { 'michael': User('michael', '123456'), 'bob': User('bob', 'abc999'), 'alice': User('alice', 'alice2008') }
小结
Python内置的hmac模块实现了标准的Hmac算法,它利用一个key对message计算“杂凑”后的hash,使用hmac算法比标准hash算法更安全,因为针对相同的message,不同的key会产生不同的hash。