Spring Boot 中密碼加密的兩種方法

先說(shuō)一句：密碼是無(wú)法解密的。大家也不要再問(wèn)松哥微人事項(xiàng)目中的密碼怎么解密了！

密碼無(wú)法解密，還是為了確保系統(tǒng)安全。今天松哥就來(lái)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(tǒng)安全。

1.為什么要加密

2011 年 12 月 21 日，有人在網(wǎng)絡(luò)上公開(kāi)了一個(gè)包含 600 萬(wàn)個(gè) CSDN 用戶(hù)資料的數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)全部為明文儲(chǔ)存，包含用戶(hù)名、密碼以及注冊(cè)郵箱。事件發(fā)生后 CSDN 在微博、官方網(wǎng)站等渠道發(fā)出了聲明，解釋說(shuō)此數(shù)據(jù)庫(kù)系 2009 年備份所用，因不明原因泄露，已經(jīng)向警方報(bào)案，后又在官網(wǎng)發(fā)出了公開(kāi)道歉信。在接下來(lái)的十多天里，金山、網(wǎng)易、京東、當(dāng)當(dāng)、新浪等多家公司被卷入到這次事件中。整個(gè)事件中最觸目驚心的莫過(guò)于 CSDN 把用戶(hù)密碼明文存儲(chǔ)，由于很多用戶(hù)是多個(gè)網(wǎng)站共用一個(gè)密碼，因此一個(gè)網(wǎng)站密碼泄露就會(huì)造成很大的安全隱患。由于有了這么多前車(chē)之鑒，我們現(xiàn)在做系統(tǒng)時(shí)，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(duì)于廣大程序員設(shè)置密碼這一項(xiàng)。人們從 CSDN 泄密的文件中，發(fā)現(xiàn)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(diǎn)，葉底黃鸝一兩聲
• ...
  

等等不一而足，你會(huì)發(fā)現(xiàn)很多程序員的人文素養(yǎng)還是非常高的，讓人嘖嘖稱(chēng)奇。

2.加密方案

密碼加密我們一般會(huì)用到散列函數(shù)，又稱(chēng)散列算法、哈希函數(shù)，這是一種從任何數(shù)據(jù)中創(chuàng)建數(shù)字“指紋”的方法。

散列函數(shù)把消息或數(shù)據(jù)壓縮成摘要，使得數(shù)據(jù)量變小，將數(shù)據(jù)的格式固定下來(lái)，然后將數(shù)據(jù)打亂混合，重新創(chuàng)建一個(gè)散列值。散列值通常用一個(gè)短的隨機(jī)字母和數(shù)字組成的字符串來(lái)代表。好的散列函數(shù)在輸入域中很少出現(xiàn)散列沖突。在散列表和數(shù)據(jù)處理中，不抑制沖突來(lái)區(qū)別數(shù)據(jù)，會(huì)使得數(shù)據(jù)庫(kù)記錄更難找到。

我們常用的散列函數(shù)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(shù)還不夠，單純的只使用散列函數(shù)，如果兩個(gè)用戶(hù)密碼明文相同，生成的密文也會(huì)相同，這樣就增加的密碼泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。

為了增加密碼的安全性，一般在密碼加密過(guò)程中還需要加鹽，所謂的鹽可以是一個(gè)隨機(jī)數(shù)也可以是用戶(hù)名，加鹽之后，即使密碼明文相同的用戶(hù)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(tǒng)的加鹽方式需要在數(shù)據(jù)庫(kù)中有專(zhuān)門(mén)的字段來(lái)記錄鹽值，這個(gè)字段可能是用戶(hù)名字段（因?yàn)橛脩?hù)名唯一），也可能是一個(gè)專(zhuān)門(mén)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(qiáng)哈希函數(shù)，開(kāi)發(fā)者在使用時(shí)可以選擇提供 strength 和 SecureRandom 實(shí)例。strength 越大，密鑰的迭代次數(shù)越多，密鑰迭代次數(shù)為 2^strength。strength 取值在 4~31 之間，默認(rèn)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(lái)非常方便。

3.實(shí)踐

3.1 codec 加密

commons-codec 是一個(gè) Apache 上的開(kāi)源項(xiàng)目，用它可以方便的實(shí)現(xiàn)密碼加密。松哥在 V 部落 項(xiàng)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(shí)候，commons-codec 還是一個(gè)比較常見(jiàn)的解決方案。

所以，這里我先來(lái)給大家介紹下 commons-codec 的用法。

首先我們需要引入 commons-codec 的依賴(lài)：

<dependency>
  <groupId>commons-codec</groupId>
  <artifactId>commons-codec</artifactId>
  <version>1.11</version>
</dependency>

然后自定義一個(gè) 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(zhuān)門(mén)用來(lái)處理密碼的加密與比對(duì)工作，我們自定義 MyPasswordEncoder 并實(shí)現(xiàn) PasswordEncoder 接口，還需要實(shí)現(xiàn)該接口中的兩個(gè)方法：

1. encode 方法表示對(duì)密碼進(jìn)行加密，參數(shù) 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。
2. matches 方法表示對(duì)密碼進(jìn)行比對(duì)，參數(shù) rawPassword 相當(dāng)于是用戶(hù)登錄時(shí)傳入的密碼，encodedPassword 則相當(dāng)于是加密后的密碼（從數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢(xún)而來(lái)）。
   

最后記得將 MyPasswordEncoder 通過(guò) @Component 注解標(biāo)記為 Spring 容器中的一個(gè)組件。

這樣用戶(hù)在登錄時(shí)，就會(huì)自動(dòng)調(diào)用 matches 方法進(jìn)行密碼比對(duì)。

當(dāng)然，使用了 MyPasswordEncoder 之后，在用戶(hù)注冊(cè)時(shí)，就需要將密碼加密之后存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，方式如下：

public int reg(User user) {
  ...
  //插入用戶(hù),插入之前先對(duì)密碼進(jìn)行加密
  user.setPassword(passwordEncoder.encode(user.getPassword()));
  result = userMapper.reg(user);
  ...
}

其實(shí)很簡(jiǎn)單，就是調(diào)用 encode 方法對(duì)密碼進(jìn)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(wèn)題的時(shí)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(gè) Bean 的實(shí)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(chuàng)建 BCryptPasswordEncoder 時(shí)傳入的參數(shù) 10 就是 strength，即密鑰的迭代次數(shù)（也可以不配置，默認(rèn)為 10）。同時(shí)，配置的內(nèi)存用戶(hù)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(shí)現(xiàn)登錄。

本案例使用了配置在內(nèi)存中的用戶(hù)，一般情況下，用戶(hù)信息是存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的，因此需要在用戶(hù)注冊(cè)時(shí)對(duì)密碼進(jìn)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(hù)將密碼從前端傳來(lái)之后，通過(guò)調(diào)用 BCryptPasswordEncoder 實(shí)例中的 encode 方法對(duì)密碼進(jìn)行加密處理，加密完成后將密文存入數(shù)據(jù)庫(kù)。

4.源碼淺析

最后我們?cè)賮?lái)稍微看一下 PasswordEncoder。

PasswordEncoder 是一個(gè)接口，里邊只有三個(gè)方法：

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(lái)對(duì)密碼進(jìn)行加密。
• matches 方法用來(lái)對(duì)密碼進(jìn)行比對(duì)。
• upgradeEncoding 表示是否需要對(duì)密碼進(jìn)行再次加密以使得密碼更加安全，默認(rèn)為 false。
  

Spring Security 為 PasswordEncoder 提供了很多實(shí)現(xiàn)：

但是老實(shí)說(shuō)，自從有了 BCryptPasswordEncoder，我們很少關(guān)注其他實(shí)現(xiàn)類(lèi)了。

PasswordEncoder 中的 encode 方法，是我們?cè)谟脩?hù)注冊(cè)的時(shí)候手動(dòng)調(diào)用。

matches 方法，則是由系統(tǒng)調(diào)用，默認(rèn)是在 DaoAuthenticationProvider#additionalAuthenticationChecks 方法中調(diào)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(duì)就是通過(guò) passwordEncoder.matches 方法來(lái)進(jìn)行的。

關(guān)于 DaoAuthenticationProvider 的調(diào)用流程，大家可以參考 SpringSecurity 自定義認(rèn)證邏輯的兩種方式(高級(jí)玩法)一文。

好了，今天就和小伙伴們簡(jiǎn)單聊一聊 Spring Security 加密問(wèn)題，小伙伴們要是有收獲記得點(diǎn)個(gè)在看鼓勵(lì)下松哥哦～

以上就是Spring Boot 中密碼加密的兩種方法的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Spring Boot 密碼加密的資料請(qǐng)關(guān)注億速云其它相關(guān)文章！