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Spring Security 實戰(zhàn)干貨：如何保護(hù)用戶密碼

文章目錄

• • 1. 前言
  • 2. 不推薦使用md5
  • 3. Spring Security中的密碼算法
  • • 3.1 委托密碼編碼器 DelegatingPasswordEncoder
    • 3.2 密碼器靜態(tài)工廠PasswordEncoderFactories
  • 4. Spring Security 加載 PasswordEncoder 的規(guī)則
  • 5. bcrypt 編碼算法
  • • 5.1 bcrypt 特點
  • 6. 總結(jié)

1. 前言

上一文（https://www.felord.cn）我們對Spring Security中的重要用戶信息主體UserDetails進(jìn)行了探討。中間例子我們使用了明文密碼，規(guī)則是通過對密碼明文添加{noop}前綴。那么本節(jié)將對 Spring Security 中的密碼編碼進(jìn)行一些探討。

2. 不推薦使用md5

首先md5 不是加密算法，是哈希摘要。以前通常使用其作為密碼哈希來保護(hù)密碼。由于彩虹表的出現(xiàn)，md5 和sha1之類的摘要算法都已經(jīng)不安全了。如果有不相信的同學(xué) 可以到一些解密網(wǎng)站 如 cmd5 網(wǎng)站嘗試解密 你會發(fā)現(xiàn) md5 和 sha1 是真的非常容易被破解。

3. Spring Security中的密碼算法

上一文（https://www.felord.cn）我們提到了InMemoryUserDetailsManager 初始化Bean 需要傳輸一個ObjectProvider<PasswordEncoder> 參數(shù)。這里的PasswordEncoder就是我們對密碼進(jìn)行編碼的工具接口。該接口只有兩個功能： 一個是匹配驗證。另一個是密碼編碼。

上圖就是Spring Security 提供的org.springframework.security.crypto.password.PasswordEncoder一些實現(xiàn)，有的已經(jīng)過時。其中我們注意到一個叫委托密碼編碼器的實現(xiàn) 。

3.1 委托密碼編碼器 DelegatingPasswordEncoder

什么是委托（Delegate）？ 就是甲方交給乙方的活。乙方呢手里又很多的渠道，但是乙方光想賺差價又不想干活。所以乙方根據(jù)一些規(guī)則又把活委托給了別人，讓別人來干。這里的乙方就是DelegatingPasswordEncoder 。該類維護(hù)了以下清單：

• final String idForEncode 通過id來匹配編碼器，該id不能是{} 包括的。DelegatingPasswordEncoder 初始化傳入，用來提供默認(rèn)的密碼編碼器。
• final PasswordEncoder passwordEncoderForEncode 通過上面idForEncode所匹配到的PasswordEncoder 用來對密碼進(jìn)行編碼。
• final Map<String, PasswordEncoder> idToPasswordEncoder 用來維護(hù)多個idForEncode與具體PasswordEncoder的映射關(guān)系。DelegatingPasswordEncoder 初始化時裝載進(jìn)去，會在初始化時進(jìn)行一些規(guī)則校驗。
• PasswordEncoder defaultPasswordEncoderForMatches = new UnmappedIdPasswordEncoder() 默認(rèn)的密碼匹配器，上面的Map中都不存在就用它來執(zhí)行matches方法進(jìn)行匹配驗證。這是一個內(nèi)部類實現(xiàn)。

DelegatingPasswordEncoder 編碼方法：

   @Override
   public String encode(CharSequence rawPassword) {
   	return PREFIX   this.idForEncode   SUFFIX   this.passwordEncoderForEncode.encode(rawPassword);
   }

從上面源碼可以看出來通過DelegatingPasswordEncoder 編碼后的密碼是遵循一定的規(guī)則的，遵循{idForEncode}encodePassword 。也就是前綴{} 包含了編碼的方式再拼接上該方式編碼后的密碼串。

DelegatingPasswordEncoder 密碼匹配方法：

  @Override
  public boolean matches(CharSequence rawPassword, String prefixEncodedPassword) {
  	if (rawPassword == null && prefixEncodedPassword == null) {
  		return true;
  	}
  	String id = extractId(prefixEncodedPassword);
  	PasswordEncoder delegate = this.idToPasswordEncoder.get(id);
  	if (delegate == null) {
  		return this.defaultPasswordEncoderForMatches
  			.matches(rawPassword, prefixEncodedPassword);
  	}
  	String encodedPassword = extractEncodedPassword(prefixEncodedPassword);
  	return delegate.matches(rawPassword, encodedPassword);
  }

密碼匹配通過傳入原始密碼和遵循{idForEncode}encodePassword規(guī)則的密碼編碼串。通過獲取編碼方式id (idForEncode) 來從 DelegatingPasswordEncoder中的映射集合idToPasswordEncoder中獲取具體的PasswordEncoder進(jìn)行匹配校驗。找不到就使用UnmappedIdPasswordEncoder 。

這就是 DelegatingPasswordEncoder 的工作流程。那么DelegatingPasswordEncoder 在哪里實例化呢？

3.2 密碼器靜態(tài)工廠PasswordEncoderFactories

從名字上就看得出來這是個工廠啊，專門制造 PasswordEncoder 。而且還是個靜態(tài)工廠只提供了初始化DelegatingPasswordEncoder的方法：

	@SuppressWarnings("deprecation")
	public static PasswordEncoder createDelegatingPasswordEncoder() {
		String encodingId = "bcrypt";
		Map<String, PasswordEncoder> encoders = new HashMap<>();
		encoders.put(encodingId, new BCryptPasswordEncoder());
		encoders.put("ldap", new org.springframework.security.crypto.password.LdapShaPasswordEncoder());
		encoders.put("MD4", new org.springframework.security.crypto.password.Md4PasswordEncoder());
		encoders.put("MD5", new org.springframework.security.crypto.password.MessageDigestPasswordEncoder("MD5"));
		encoders.put("noop", org.springframework.security.crypto.password.NoOpPasswordEncoder.getInstance());
		encoders.put("pbkdf2", new Pbkdf2PasswordEncoder());
		encoders.put("scrypt", new SCryptPasswordEncoder());
		encoders.put("SHA-1", new org.springframework.security.crypto.password.MessageDigestPasswordEncoder("SHA-1"));
		encoders.put("SHA-256", new org.springframework.security.crypto.password.MessageDigestPasswordEncoder("SHA-256"));
		encoders.put("sha256", new org.springframework.security.crypto.password.StandardPasswordEncoder());

		return new DelegatingPasswordEncoder(encodingId, encoders);
	}

從上面可以非常具體地看出來DelegatingPasswordEncoder提供的密碼編碼方式。默認(rèn)采用了bcrypt 進(jìn)行編碼。我們可終于明白了為什么上一文中我們使用 {noop12345} 能和我們前臺輸入的12345匹配上。這么搞有什么好處呢？這可以實現(xiàn)一個場景，如果有一天我們對密碼編碼規(guī)則進(jìn)行替換或者輪轉(zhuǎn)?，F(xiàn)有的用戶不會受到影響。 那么Spring Security 是如何配置密碼編碼器PasswordEncoder 呢？

4. Spring Security 加載 PasswordEncoder 的規(guī)則

我們在Spring Security配置適配器WebSecurityConfigurerAdapter（該類我以后的文章會仔細(xì)分析 可通過https://felord.cn 來及時獲取相關(guān)信息）找到了引用PasswordEncoderFactories的地方，一個內(nèi)部 PasswordEncoder實現(xiàn) LazyPasswordEncoder。從源碼上看該類是懶加載的只有用到了才去實例化。在該類的內(nèi)部方法中發(fā)現(xiàn)了 PasswordEncoder 的規(guī)則。

        // 獲取最終干活的PasswordEncoder
		private PasswordEncoder getPasswordEncoder() {
			if (this.passwordEncoder != null) {
				return this.passwordEncoder;
			}
			PasswordEncoder passwordEncoder = getBeanOrNull(PasswordEncoder.class);
			if (passwordEncoder == null) {
				passwordEncoder = PasswordEncoderFactories.createDelegatingPasswordEncoder();
			}
			this.passwordEncoder = passwordEncoder;
			return passwordEncoder;
		}
        // 從Spring IoC容器中獲取Bean 有可能獲取不到
		private <T> T getBeanOrNull(Class<T> type) {
			try {
				return this.applicationContext.getBean(type);
			} catch(NoSuchBeanDefinitionException notFound) {
				return null;
			}
		}

上面的兩個方法總結(jié)：如果能從從Spring IoC容器中獲取PasswordEncoder的Bean就用該Bean作為編碼器，沒有就使用DelegatingPasswordEncoder 。默認(rèn)是 bcrypt 方式。文中多次提到該算法。而且還是Spring Security默認(rèn)的。那么它到底是什么呢？

5. bcrypt 編碼算法

這里簡單提一下bcrypt， bcrypt使用的是布魯斯·施內(nèi)爾在1993年發(fā)布的 Blowfish 加密算法。bcrypt 算法將salt隨機(jī)并混入最終加密后的密碼，驗證時也無需單獨提供之前的salt，從而無需單獨處理salt問題。加密后的格式一般為：

  $2a$10$/bTVvqqlH9UiE0ZJZ7N2Me3RIgUCdgMheyTgV0B4cMCSokPa.6oCa

其中：$是分割符，無意義;2a是bcrypt加密版本號；10是cost的值；而后的前22位是salt值；再然后的字符串就是密碼的密文了。

5.1 bcrypt 特點

• bcrypt有個特點就是非常慢。這大大提高了使用彩虹表進(jìn)行破解的難度。也就是說該類型的密碼暗文擁有讓破解者無法忍受的時間成本。同時對于開發(fā)者來說也需要注意該時長是否能超出系統(tǒng)忍受范圍內(nèi)。通常是MD5的數(shù)千倍。
• 同樣的密碼每次使用bcrypt編碼，密碼暗文都是不一樣的。 也就是說你有兩個網(wǎng)站如果都使用了bcrypt 它們的暗文是不一樣的，這不會因為一個網(wǎng)站泄露密碼暗文而使另一個網(wǎng)站也泄露密碼暗文。

所以從bcrypt的特點上來看，其安全強度還是非常有保證的。

6. 總結(jié)

今天我們對Spring Security中的密碼編碼進(jìn)行分析。發(fā)現(xiàn)了默認(rèn)情況下使用bcrypt進(jìn)行編碼。而密碼驗證匹配則通過密碼暗文前綴中的加密方式id控制。你也可以向Spring IoC容器注入一個PasswordEncoder類型的Bean 來達(dá)到自定義的目的。我們還對bcrypt算法進(jìn)行一些簡單了解，對其特點進(jìn)行了總結(jié)。后面我們會Spring Security進(jìn)行進(jìn)一步學(xué)習(xí)。關(guān)于上一篇文章的demo我也已經(jīng)替換成了數(shù)據(jù)庫管理用戶。相關(guān)的代碼你可以通過關(guān)注我公眾號:Felordcn 回復(fù) ss02 獲取。

作者：碼農(nóng)小胖哥

歡迎關(guān)注：碼農(nóng)小胖哥