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前言

在使用PHP開發Web應用的中，很多的應用都會要求用戶注冊，而注冊的時候就需要我們對用戶的信息進行處理了，最常見的莫過于就是郵箱和密碼了，本文意在討論對密碼的處理：也就是對密碼的加密處理。

密碼安全的重要性我們就不用再去強調，隨著在線攻擊的增多，如果我們對密碼沒有進行合適的處理或做防御措施，我們的應用就會肯定會收到來自各方的威脅和攻擊。

所以作為開發者，我們需要對用戶的密碼做好預防措施。

關于密碼我們應該遵守的一些原則

絕對不能知道用戶的密碼

我們絕對不能知道用戶的密碼，也不能有獲取用戶密碼的方式。
知道的越少（包括我們開發者自己）越安全。

絕對不去約束用戶的密碼

最好不要去約束密碼的長度、格式等。
如果要求密碼符合一個特定的模式，其實對于那些不懷好意的人也提供了攻擊的途徑。
如果必須要約束的話，建議只限制最小長度。并把常用的密碼或基于字典創建的密碼加入黑名單，也是一個好主意。

絕對不通過電子郵件發送用戶的密碼

對于一個web應用來說，重置或修改密碼時，我們應該在郵件里發送用于設定或修改密碼的 URL 。而且這個URL中應該會包含一個唯一的令牌，這個令牌只能在設定或修改密碼時使用一次。在設定或修改密碼之后，我們就應該把這個令牌置為失效。

使用 bcrypt 計算用戶密碼的哈希值

目前，通過大量的審查，最安全的哈希算法是 bcrypt 。

首先，我們明確兩個概念，哈希、加密。哈希和加密有什么區別？

加密

加密是雙向算法，加密的數據之后通過解密還可以得到。

哈希

哈希是單向算法，哈希后的數據不能再還原成原始值。

哈希算法的用途，

驗證數據的完整性（要求算法速度快）

用戶提高密碼等需要單向驗證的數據的安全性（要求安全性高，甚至故意要求時間慢）
一般我們在數據庫中保存的應該是計算出來的密碼的哈希值。這樣即使我們的數據庫泄露了，他們也只能看到這些無意義的密碼的哈希值。

哈希的算法有很多種，

MD5

MD5即Message-Digest Algorithm 5（信息-摘要算法5），用于確保信息傳輸完整一致。是計算機廣泛使用的雜湊算法之一（又譯摘要算法、哈希算法），主流編程語言普遍已有MD5實現。將數據（如漢字）運算為另一固定長度值，是雜湊算法的基礎原理，MD5的前身有MD2、MD3和MD4。

SHA1

安全哈希算法（Secure Hash Algorithm）主要適用于數字簽名標準（Digital Signature Standard DSS）里面定義的數字簽名算法（Digital Signature Algorithm DSA）。對于長度小于2^64位的消息，SHA1會產生一個160位的消息摘要。當接收到消息的時候，這個消息摘要可以用來驗證數據的完整性。在傳輸的過程中，數據很可能會發生變化，那么這時候就會產生不同的消息摘要。 SHA1有如下特性：不可以從消息摘要中復原信息；兩個不同的消息不會產生同樣的消息摘要,(但會有1x10 ^ 48分之一的機率出現相同的消息摘要,一般使用時忽略)。

bcrypt

bcrypt是專門為密碼存儲而設計的算法，基于Blowfish加密算法變形而來，由Niels Provos和David Mazières發表于1999年的USENIX。　bcrypt最大的好處是有一個參數（work factor)，可用于調整計算強度，而且work factor是包括在輸出的摘要中的。隨著攻擊者計算能力的提高，使用者可以逐步增大work factor，而且不會影響已有用戶的登陸。　bcrypt經過了很多安全專家的仔細分析，使用在以安全著稱的OpenBSD中，一般認為它比PBKDF2更能承受隨著計算能力加強而帶來的風險。bcrypt也有廣泛的函數庫支持，因此我們建議使用這種方式存儲密碼。

scrypt

scrypt不僅計算所需時間長，而且占用的內存也多，使得并行計算多個摘要異常困難，因此利用rainbow table進行暴力攻擊更加困難。scrypt沒有在生產環境中大規模應用，并且缺乏仔細的審察和廣泛的函數庫支持。但是，scrypt在算法層面只要沒有破綻，它的安全性應該高于PBKDF2和bcrypt。

目前，通過大量的審查，最安全的哈希算法是 bcrypt 。與 MD5 和 SHA1 不同， bcrypt 算法會自動加鹽，來防止潛在的彩虹表攻擊。 bcrypt 算法會花費大量的時間反復處理數據，來生成安全的哈希值。在這個過程中，處理數據的次數叫工作因子（work factor）。工作因子的值越高，破解密碼哈希值的時間會成指數倍增長。

bcrypt 算法永不過時，如果計算機的運算速度變快了，我們只需要提高工作因子即可。

順帶說一下，任何情況下盡可能的不要使用 md5 算法，至少也要使用 SHA 系列的哈希算法。因為md5算法以目前計算機的計算能力來說顯得比較簡單，而 md5 的性能優勢現在也已經完全可以忽略不計了。

密碼哈希API

上面我們說到 bcrypt 算法最安全，最適合對我們的密碼進行哈希。 PHP 在 PHP5.5.0+ 的版本中提供了原生的密碼哈希API供我們使用，這個密碼哈希API默認使用的就是 bcrypt 哈希算法，從而大大簡化了我們計算密碼哈希值和驗證密碼的操作。

PHP原生密碼哈希API

密碼哈希函數：

password_get_info
返回指定的哈希值的相關信息
password_hash
創建密碼的哈希（hash）
password_needs_rehash
檢查給定的哈希是否與給定的選項匹配
password_verify
驗證密碼是否和哈希匹配

password_get_info

說明

array password_get_info ( string $hash )

參數

hash, 一個由 password_hash() 創建的散列值。

示例，

?php
var_dump(password_get_info($hash));
// Example
array(3) {
 ["algo"]=>
 int(1)
 ["algoName"]=>
 string(6) "bcrypt"
 ["options"]=>
 array(1) {
 ["cost"]=>
 int(10)
 }
}
?>

password_hash

說明

string password_hash ( string $password , integer $algo [, array $options ] )

password_hash() 使用足夠強度的單向散列算法創建密碼的哈希（hash）。 password_hash() 兼容 crypt()。所以， crypt() 創建的密碼哈希也可用于 password_hash()。

當前支持的算法：

PASSWORD_DEFAULT
使用 bcrypt 算法 (PHP 5.5.0 默認)。注意，該常量會隨著 PHP 加入更新更高強度的算法而改變。所以，使用此常量生成結果的長度將在未來有變化。因此，數據庫里儲存結果的列可超過60個字符（最好是255個字符）。
PASSWORD_BCRYPT
使用 CRYPT_BLOWFISH 算法創建哈希。這會產生兼容使用 “$2y$“ 的 crypt()。結果將會是 60 個字符的字符串，或者在失敗時返回 FALSE。

支持的選項：

salt - 手動提供哈希密碼的鹽值（salt）。這將避免自動生成鹽值（salt）。
省略此值后，password_hash() 會為每個密碼哈希自動生成隨機的鹽值。這種操作是有意的模式。
Warning 鹽值（salt）選項從 PHP 7.0.0 開始被廢棄（deprecated）了。現在最好選擇簡單的使用默認產生的鹽值。
cost - 代表算法使用的 cost。crypt() 頁面上有 cost 值的例子。
省略時，默認值是 10。這個 cost 是個不錯的底線，但也許可以根據自己硬件的情況，加大這個值。

參數

password, 用戶的密碼。
使用 PASSWORD_BCRYPT 做算法，將使 password 參數最長為72個字符，超過會被截斷。
algo, 一個用來在散列密碼時指示算法的密碼算法常量。
options, 一個包含有選項的關聯數組。目前支持兩個選項：
salt，在散列密碼時加的鹽（干擾字符串），
cost，用來指明算法遞歸的層數。這兩個值的例子可在 crypt() 頁面找到。
省略后，將使用隨機鹽值與默認 cost。

示例

示例1，使用默認算法哈希密碼

?php
/**
 * 我們想要使用默認算法哈希密碼
 * 當前是 BCRYPT，并會產生 60 個字符的結果。
 *
 * 請注意，隨時間推移，默認算法可能會有變化，
 * 所以需要儲存的空間能夠超過 60 字（255字不錯）
 */
echo password_hash("rasmuslerdorf", PASSWORD_DEFAULT)."\n";
?>
// 輸出類似于：
// $2y$10$.vGA1O9wmRjrwAVXD98HNOgsNpDczlqm3Jq7KnEd1rVAGv3Fykk1a

示例2，手動設置 cost

?php
/**
 * 在這個案例里，我們為 BCRYPT 增加 cost 到 12。
 * 注意，我們已經切換到了，將始終產生 60 個字符。
 */
$options = [
 'cost' => 12,
];
echo password_hash("rasmuslerdorf", PASSWORD_BCRYPT, $options)."\n";
?>
// 輸出類似于：
// $2y$12$QjSH496pcT5CEbzjD/vtVeH03tfHKFy36d4J0Ltp3lRtee9HDxY3K

示例3，如何選擇一個適合當前服務器的 cost

?php
/**
 * 這個例子對服務器做了基準測試（benchmark），檢測服務器能承受多高的 cost
 * 在不明顯拖慢服務器的情況下可以設置最高的值
 * 8-10 是個不錯的底線，在服務器夠快的情況下，越高越好。
 * 以下代碼目標為 ≤ 50 毫秒（milliseconds），
 * 適合系統處理交互登錄。
 */
$timeTarget = 0.05; // 50 毫秒（milliseconds）

$cost = 8;
do {
 $cost++;
 $start = microtime(true);
 password_hash("test", PASSWORD_BCRYPT, ["cost" => $cost]);
 $end = microtime(true);
} while (($end - $start)  $timeTarget);

echo "Appropriate Cost Found: " . $cost . "\n";
?>

輸出類似于：

Appropriate Cost Found: 10

password_needs_rehash

說明

boolean password_needs_rehash ( string $hash , integer $algo [, array $options ] )

參數

hash, 一個由 password_hash() 創建的散列值。
algo, 一個用來在散列密碼時指示算法的密碼算法常量。
options, 一個包含有選項的關聯數組。目前支持兩個選項：
salt，在散列密碼時加的鹽（干擾字符串），
cost，用來指明算法遞歸的層數。這兩個值的例子可在 crypt() 頁面找到。

示例，

?php
$password = 'rasmuslerdorf';
$hash = '$2y$10$YCFsG6elYca568hBi2pZ0.3LDL5wjgxct1N8w/oLR/jfHsiQwCqTS';

// cost 參數可隨硬件的提升也不斷提升
$options = array('cost' => 11);

// 使用純文本密碼 驗證存儲的散列
if (password_verify($password, $hash)) {
 // 檢查是否有更新的散列算法可用或 cost 是否已經改變
 if (password_needs_rehash($hash, PASSWORD_DEFAULT, $options)) {
  // 如果是，請創建一個新的哈希值，并替換舊的哈希值
  $newHash = password_hash($password, PASSWORD_DEFAULT, $options);
 }

 // 用戶登錄驗證完成
 // ...
}
?>

password_verify

說明

boolean password_verify ( string $password , string $hash )

注意 password_hash() 返回的哈希包含了算法、 cost 和鹽值。因此，所有需要的信息都包含內。使得驗證函數不需要儲存額外鹽值等信息即可驗證哈希。

參數

password, 用戶的密碼。
hash, 一個由 password_hash() 創建的散列值。

示例，

?php
// 想知道以下字符從哪里來，可參見 password_hash() 的例子
$hash = '$2y$07$BCryptRequires22Chrcte/VlQH0piJtjXl.0t1XkA8pw9dMXTpOq';

if (password_verify('rasmuslerdorf', $hash)) {
 echo 'Password is valid!';
} else {
 echo 'Invalid password.';
}
?>

以上例程會輸出：