浅谈数据加密

数据加密的几种方式

• 对称加密算法(AES，DES，3DES)

  

  对称加密指的是加密和解密时，使用的是同一秘钥，其中最优秀的对称加密算法是AES。
  不过对称加密也有不好的地方，即对秘钥的保存问题。

• 非对称加密算法(RSA，ECC)

  

  非对称加密指的是加密和解密的双方使用不同的秘钥，通过非对称加密算法生成一对秘钥
  一个公钥，一个私钥，公钥可对外暴露，私钥只对自己可见，任何想向我发信息的人，通过公钥对数据加密
  我收到后，使用私钥对密文进行解密。最优秀的非对称加密算法是RSA。

• 单向Hash算法

  单向Hash算法也叫散列算法，单向指的是经过加密后的hash值并不能反向推算出明文，即不可逆
  目前对数据库的敏感信息的加密大多数使用这种方式

  • MD5/SHA-1加密
    通过对明文密码字段进行MD5加密，将计算出的16字节hash值保存在数据库中，但这种方式并不安全，因为单向hash算法有两个特点，
    1，从同一个密码进行单向哈希，得到的总是唯一确定的hash值
    2，计算速度快。随着技术进步，一秒钟能够完成数十亿次单向哈希计算
    攻击者可以将所有密码的常见组合进行单向哈希，使用hash值作为key，密码作为value，组成查询表
    拿到你的数据库中的hash值在表中查询，就能找出对应的明文密码了。

  • SHA2(SHA256，SHA512)
    也是和MD5差不多，只不过生成的hash字节长度更大而已，还是可以通过查询表，或者更高效的彩虹表
    找到对应的明文密码

  • SHA2+盐
    这是一种有效能避免查询表或彩虹表攻击的方式之一，盐指的是随机的字符串，在每一个用户的明文后
    加上随机生成的盐，再对该字符串进行哈希计算，将计算后的hash值保存在数据库中，
    这种方式也叫加盐，随机字符串盐也有要求

    1. 使用CSPRNG算法生成盐，而不是普通的随机数算法。
       CSPRNG是加密安全的，这意味着用它产生的随机数更加随机，且不可预测。
    2. 盐不能太短
       如果盐很短，那意味着密码+盐组成的字符串的长度和取值空间都有限。
       黑客完全可以为密码+盐的所有组合建立彩虹表。
    3. 盐不能重复使用
       如果所有用户的密码都使用同一个盐进行加密。那么不管盐有多复杂、多大的长度，
       黑客都可以很容易的使用这个固定盐重新建立彩虹表，破解你的所有用户的密码。

    但这种方式现在也不适用了，因为为了验证用户的明文是否正确，通常会在表中设置一个salt
    的字段用于存放盐，这就会导致一个问题，如果数据库被脱库，意味着明文+盐的hash值，和盐
    一起被泄露，攻击者还是可以以此建立彩虹表，依靠如今显卡恐怖的并行计算能力，依然能找出明文

  • Password Hash(PBKDF2、BCRYPT、SCRYPT，Argon2)
    也叫密码哈希，专业加密密码的hash算法，这类加密算法有个共同的特点，算法中都有个因子，
    用于指明计算密码摘要所需要的资源和时间，也就是计算强度。计算强度越大，
    攻击者建立彩虹表越困难，以至于不可继续。
    其中最优秀的当属Argon2算法，在2015年7月，Argon2算法被NIST认定为最好的密码hash算法。

PasswordEncoder接口的使用

PasswordEncoder是Spring Security提供的密码加密方式的接口定义，其实现类如下图：

• 使用BCryptPasswordEncoder加密

  • 导入Spring Security依赖

    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-security</artifactId>
    </dependency>

  • 注册BCryptPasswordEncoder组件

    @Bean
    public PasswordEncoder passwordEncoder(){
        return new BCryptPasswordEncoder();
    }

  • 加密解密

    //对password字段加密保存在数据库中
    user.setPassword(passwordEncoder.encode(user.getPassword()));
    userServiceImpl.save(user);
    
    //通过前端传递过来的id获取数据库中对象
    User userDataBase = userServiceImpl.getById(user.getId());
    boolean matches = passwordEncoder.matches(user.getPassword(),userDataBase.getPassword());
    /*
    	PasswordEncoder接口的encode方法将明文通过哈希计算成密文，
    	其中使用了加盐和慢哈希的方式增加攻击者破解难度
    	PasswordEncoder接口的matches方法，第一个参数是用户传递的密码明文，第二个参数是数据库
    	存储的hash值，两者进行比对，如果比对成功说明用户密码正确。
    */

• 使用Argon2PasswordEncoder加密

  • 除了Security，导入Argon2所需的依赖

    <dependency>
        <groupId>org.bouncycastle</groupId>
        <artifactId>bcprov-jdk15on</artifactId>
        <version>1.64</version>
    </dependency>

  • 注册Argon2PasswordEncoder组件

    @Bean
    public PasswordEncoder passwordEncoder(){
        return new Argon2PasswordEncoder();
    }

  • 加密解密同BCryptPasswordEncoder