Spring Boot 中密碼加密的兩種姿勢！
先說一句：密碼是無法解密的。大家也不要再問松哥微人事項目中的密碼怎么解密了!
密碼無法解密，還是為了確保系統安全。今天松哥就來和大家聊一聊，密碼要如何處理，才能在最大程度上確保我們的系統安全。
1.為什么要加密
2011 年 12 月 21 日，有人在網絡上公開了一個包含 600 萬個 CSDN 用戶資料的數據庫，數據全部為明文儲存，包含用戶名、密碼以及注冊郵箱。事件發生后 CSDN 在微博、官方網站等渠道發出了聲明，解釋說此數據庫系 2009 年備份所用，因不明原因泄露，已經向警方報案，后又在官網發出了公開道歉信。在接下來的十多天里，金山、網易、京東、當當、新浪等多家公司被卷入到這次事件中。整個事件中最觸目驚心的莫過于 CSDN 把用戶密碼明文存儲，由于很多用戶是多個網站共用一個密碼，因此一個網站密碼泄露就會造成很大的安全隱患。由于有了這么多前車之鑒，我們現在做系統時，密碼都要加密處理。
這次泄密，也留下了一些有趣的事情，特別是對于廣大程序員設置密碼這一項。人們從 CSDN 泄密的文件中，發現了一些好玩的密碼，例如如下這些：
- ppnn13%dkstFeb.1st 這段密碼的中文解析是：娉娉裊裊十三余，豆蔻梢頭二月初。
- csbt34.ydhl12s 這段密碼的中文解析是：池上碧苔三四點，葉底黃鸝一兩聲
- ...
等等不一而足，你會發現很多程序員的人文素養還是非常高的，讓人嘖嘖稱奇。
2.加密方案
密碼加密我們一般會用到散列函數，又稱散列算法、哈希函數，這是一種從任何數據中創建數字“指紋”的方法。
散列函數把消息或數據壓縮成摘要，使得數據量變小，將數據的格式固定下來，然后將數據打亂混合，重新創建一個散列值。散列值通常用一個短的隨機字母和數字組成的字符串來代表。好的散列函數在輸入域中很少出現散列沖突。在散列表和數據處理中，不抑制沖突來區別數據，會使得數據庫記錄更難找到。
我們常用的散列函數有 MD5 消息摘要算法、安全散列算法(Secure Hash Algorithm)。
但是僅僅使用散列函數還不夠，單純的只使用散列函數，如果兩個用戶密碼明文相同，生成的密文也會相同，這樣就增加的密碼泄漏的風險。
為了增加密碼的安全性，一般在密碼加密過程中還需要加鹽，所謂的鹽可以是一個隨機數也可以是用戶名，加鹽之后，即使密碼明文相同的用戶生成的密碼密文也不相同，這可以極大的提高密碼的安全性。
傳統的加鹽方式需要在數據庫中有專門的字段來記錄鹽值，這個字段可能是用戶名字段(因為用戶名唯一)，也可能是一個專門記錄鹽值的字段，這樣的配置比較繁瑣。
Spring Security 提供了多種密碼加密方案，官方推薦使用 BCryptPasswordEncoder，BCryptPasswordEncoder 使用 BCrypt 強哈希函數，開發者在使用時可以選擇提供 strength 和 SecureRandom 實例。strength 越大，密鑰的迭代次數越多，密鑰迭代次數為 2^strength。strength 取值在 4~31 之間，默認為 10。
不同于 Shiro 中需要自己處理密碼加鹽，在 Spring Security 中，BCryptPasswordEncoder 就自帶了鹽，處理起來非常方便。
3.實踐
3.1 codec 加密
commons-codec 是一個 Apache 上的開源項目，用它可以方便的實現密碼加密。松哥在 V 部落 項目中就是采用的這種方案(https://github.com/lenve/VBlog)。在 Spring Security 還未推出 BCryptPasswordEncoder 的時候，commons-codec 還是一個比較常見的解決方案。
所以，這里我先來給大家介紹下 commons-codec 的用法。
首先我們需要引入 commons-codec 的依賴：
- <dependency>
- <groupId>commons-codec</groupId>
- <artifactId>commons-codec</artifactId>
- <version>1.11</version>
- </dependency>
然后自定義一個 PasswordEncoder：
- @Component
- public class MyPasswordEncoder implements PasswordEncoder {
- @Override
- public String encode(CharSequence rawPassword) {
- return DigestUtils.md5DigestAsHex(rawPassword.toString().getBytes());
- }
- @Override
- public boolean matches(CharSequence rawPassword, String encodedPassword) {
- return encodedPassword.equals(DigestUtils.md5DigestAsHex(rawPassword.toString().getBytes()));
- }
- }
在 Spring Security 中，PasswordEncoder 專門用來處理密碼的加密與比對工作，我們自定義 MyPasswordEncoder 并實現 PasswordEncoder 接口，還需要實現該接口中的兩個方法：
- encode 方法表示對密碼進行加密，參數 rawPassword 就是你傳入的明文密碼，返回的則是加密之后的密文，這里的加密方案采用了 MD5。
- matches 方法表示對密碼進行比對，參數 rawPassword 相當于是用戶登錄時傳入的密碼，encodedPassword 則相當于是加密后的密碼(從數據庫中查詢而來)。
最后記得將 MyPasswordEncoder 通過 @Component 注解標記為 Spring 容器中的一個組件。
這樣用戶在登錄時，就會自動調用 matches 方法進行密碼比對。
當然，使用了 MyPasswordEncoder 之后，在用戶注冊時，就需要將密碼加密之后存入數據庫中，方式如下：
- public int reg(User user) {
- ...
- //插入用戶,插入之前先對密碼進行加密
- user.setPassword(passwordEncoder.encode(user.getPassword()));
- result = userMapper.reg(user);
- ...
- }
其實很簡單，就是調用 encode 方法對密碼進行加密。完整代碼大家可以參考 V 部落(https://github.com/lenve/VBlog)，我這里就不贅述了。
3.2 BCryptPasswordEncoder 加密
但是自己定義 PasswordEncoder 還是有些麻煩，特別是處理密碼加鹽問題的時候。
所以在 Spring Security 中提供了 BCryptPasswordEncoder，使得密碼加密加鹽變得非常容易。只需要提供 BCryptPasswordEncoder 這個 Bean 的實例即可，微人事就是采用了這種方案(https://github.com/lenve/vhr)，如下：
- @Bean
- PasswordEncoder passwordEncoder() {
- return new BCryptPasswordEncoder(10);
- }
創建 BCryptPasswordEncoder 時傳入的參數 10 就是 strength，即密鑰的迭代次數(也可以不配置，默認為 10)。同時，配置的內存用戶的密碼也不再是 123 了，如下：
- auth.inMemoryAuthentication()
- .withUser("admin")
- .password("$2a$10$RMuFXGQ5AtH4wOvkUqyvuecpqUSeoxZYqilXzbz50dceRsga.WYiq")
- .roles("ADMIN", "USER")
- .and()
- .withUser("sang")
- .password("$2a$10$eUHbAOMq4bpxTvOVz33LIehLe3fu6NwqC9tdOcxJXEhyZ4simqXTC")
- .roles("USER");
這里的密碼就是使用 BCryptPasswordEncoder 加密后的密碼，雖然 admin 和 sang 加密后的密碼不一樣，但是明文都是 123。配置完成后，使用 admin/123 或者 sang/123 就可以實現登錄。
本案例使用了配置在內存中的用戶，一般情況下，用戶信息是存儲在數據庫中的，因此需要在用戶注冊時對密碼進行加密處理，如下：
- @Service
- public class RegService {
- public int reg(String username, String password) {
- BCryptPasswordEncoder encoder = new BCryptPasswordEncoder(10);
- String encodePasswod = encoder.encode(password);
- return saveToDb(username, encodePasswod);
- }
- }
用戶將密碼從前端傳來之后，通過調用 BCryptPasswordEncoder 實例中的 encode 方法對密碼進行加密處理，加密完成后將密文存入數據庫。
4.源碼淺析
最后我們再來稍微看一下 PasswordEncoder。
- public interface PasswordEncoder {
- String encode(CharSequence rawPassword);
- boolean matches(CharSequence rawPassword, String encodedPassword);
- default boolean upgradeEncoding(String encodedPassword) {
- return false;
- }
- }
- encode 方法用來對密碼進行加密。
- matches 方法用來對密碼進行比對。
- upgradeEncoding 表示是否需要對密碼進行再次加密以使得密碼更加安全，默認為 false。
Spring Security 為 PasswordEncoder 提供了很多實現：
但是老實說，自從有了 BCryptPasswordEncoder，我們很少關注其他實現類了。
PasswordEncoder 中的 encode 方法，是我們在用戶注冊的時候手動調用。
matches 方法，則是由系統調用，默認是在 DaoAuthenticationProvider#additionalAuthenticationChecks 方法中調用的。
- protected void additionalAuthenticationChecks(UserDetails userDetails,
- UsernamePasswordAuthenticationToken authentication)
- throws AuthenticationException {
- if (authentication.getCredentials() == null) {
- logger.debug("Authentication failed: no credentials provided");
- throw new BadCredentialsException(messages.getMessage(
- "AbstractUserDetailsAuthenticationProvider.badCredentials",
- "Bad credentials"));
- }
- String presentedPassword = authentication.getCredentials().toString();
- if (!passwordEncoder.matches(presentedPassword, userDetails.getPassword())) {
- logger.debug("Authentication failed: password does not match stored value");
- throw new BadCredentialsException(messages.getMessage(
- "AbstractUserDetailsAuthenticationProvider.badCredentials",
- "Bad credentials"));
- }
- }
可以看到，密碼比對就是通過 passwordEncoder.matches 方法來進行的。
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