node: MD5入门学习及crypto模块的应用

简介

MD5（Message-Digest Algorithm）是计算机安全领域广泛使用的散列函数（又称哈希算法、摘要算法），主要用来确保消息的完整和一致性。常见的应用场景有密码保护、下载文件校验等。

特点

运算速度快：对jquery.js求md5值，57254个字符，耗时1.907ms
输出长度固定：输入长度不固定，输出长度固定（128位）。
运算不可逆：已知运算结果的情况下，无法通过通过逆运算得到原始字符串。
高度离散：输入的微小变化，可导致运算结果差异巨大。
弱碰撞性：不同输入的散列值可能相同。

应用场景

文件完整性校验：比如从网上下载一个软件，一般网站都会将软件的md5值附在网页上，用户下载完软件后，可对下载到本地的软件进行md5运算，然后跟网站上的md5值进行对比，确保下载的软件是完整的（或正确的）
密码保护：将md5后的密码保存到数据库，而不是保存明文密码，避免拖库等事件发生后，明文密码外泄。

node中使用md5

在nodejs中，crypto模块封装了一系列密码学相关的功能，包括摘要运算。基础例子如下，非常简单：

var crypto = require('crypto');
var md5 = crypto.createHash('md5');

var result = md5.update('a').digest('hex');

// 输出：0cc175b9c0f1b6a831c399e269772661
console.log(result);

安全性

单纯对密码进行md5不安全

相同的明文密码，md5值也是相同的。

当攻击者知道算法是md5，且数据库里存储的密码值为e10adc3949ba59abbe56e057f20f883e时，理论上可以可以猜到，用户的明文密码就是123456。
事实上，彩虹表就是这么进行暴力破解的：事先将常见明文密码的md5值运算好存起来，然后跟网站数据库里存储的密码进行匹配，就能够快速找到用户的明文密码。

提高安全性

**密码加盐 ***
就是在密码特定位置插入特定字符串后，再对修改后的字符串进行md5运算。

var crypto = require('crypto');

function cryptPwd(password, salt) {
    // 密码“加盐”
    var saltPassword = password + ':' + salt;
    console.log('原始密码：%s', password);
    console.log('加盐后的密码：%s', saltPassword);

    // 加盐密码的md5值
    var md5 = crypto.createHash('md5');
    var result = md5.update(saltPassword).digest('hex');
    console.log('加盐密码的md5值：%s', result);
}

cryptPwd('123456', 'abc');
// 输出：
// 原始密码：123456
// 加盐后的密码：123456:abc
// 加盐密码的md5值：51011af1892f59e74baf61f3d4389092

cryptPwd('123456', 'bcd');
// 输出：
// 原始密码：123456
// 加盐后的密码：123456:bcd
// 加盐密码的md5值：55a95bcb6bfbaef6906dbbd264ab4531

** 密码加盐：随机盐值**
通过密码加盐，密码的安全性已经提高了不少。但其实上面的例子存在不少问题。

假设字符串拼接算法、盐值已外泄，上面的代码至少存在下面问题：

短盐值：需要穷举的可能性较少，容易暴力破解，一般采用长盐值来解决。
盐值固定：类似的，攻击者只需要把常用密码+盐值的hash值表算出来，就完事大吉了。
短盐值自不必说，应该避免。对于为什么不应该使用固定盐值，这里需要多解释一下。很多时候，我们的盐值是硬编码到我们的代码里的（比如配置文件），一旦坏人通过某种手段获知了盐值，那么，只需要针对这串固定的盐值进行暴力穷举就行了。

比如上面的代码，当你知道盐值是abc时，立刻就能猜到51011af1892f59e74baf61f3d4389092对应的明文密码是123456。

那么，该怎么优化呢？答案是：随机盐值。

示例代码如下。可以看到，密码同样是123456，由于采用了随机盐值，前后运算得出的结果是不同的。这样带来的好处是，多个用户，同样的密码，攻击者需要进行多次运算才能够完全破解。同样是纯数字3位短盐值，随机盐值破解所需的运算量，是固定盐值的1000倍。

var crypto = require('crypto');

function getRandomSalt(){
    return Math.random().toString().slice(2, 5);
}

function cryptPwd(password, salt) {
    // 密码“加盐”
    var saltPassword = password + ':' + salt;
    console.log('原始密码：%s', password);
    console.log('加盐后的密码：%s', saltPassword);

    // 加盐密码的md5值
    var md5 = crypto.createHash('md5');
    var result = md5.update(saltPassword).digest('hex');
    console.log('加盐密码的md5值：%s', result);
}

var password = '123456';

cryptPwd('123456', getRandomSalt());
// 输出：
// 原始密码：123456
// 加盐后的密码：123456:498
// 加盐密码的md5值：af3b7d32cc2a254a6bf1ebdcfd700115

cryptPwd('123456', getRandomSalt());
// 输出：
// 原始密码：123456
// 加盐后的密码：123456:287
// 加盐密码的md5值：65d7dd044c2db64c5e658d947578d759

MD5碰撞

简单的说，就是两段不同的字符串，经过MD5运算后，得出相同的结果。
直接上例子，参考这里