前言

最近经常看到一种关于 MD5 的说法，比如某某系统的登录模块使用了 MD5 加密算法，保证了用户密码的安全。那么 MD5 究竟是不是一种加密算法呢？从概念上来说『加密』对应的是『解密』，我们把数据采用某种方式加密之后，可以在之后的某一时刻进行解密来获得原始数据，照此观点来说 MD5 并不是一种加密算法，它只能把原文加密成密文，而不能将密文解密成原文。但是 MD5 确实把明文变成了不容易被破解的密文，达到了 “加密” 的目的，好像说它可以用来加密勉强也可以。

更准确的说法，MD5 是一种哈希算法，又叫散列算法或者摘要算法，是一类把任意长度数据转换为定长数据的算法统称，它广泛应用于错误检查，经常通过计算 MD5 来检验下载到的文件的完整性，优秀的哈希算法通常需要具有低碰撞概率，MD5 就是其中的一种。

MD5的八卦

可用于处理密码，是不可逆的

刚刚前面已经提到它可以把原始数据变成定长的摘要信息，而不能把摘要信息再还原成原始数据。就比如 110+119=229，通过原始信息 110 和 119 可以转化成摘要信息229，而已知229却无法知道它是由那两个数相加得到的，当然这个例子只是象征性的，它的碰撞率太高了。

既然不可逆，那么怎样才能判断密码信息呢？这可以利用比较hash值来判断，我们在注册时计算密码的 MD5 值入库，当玩家登录时再次使用玩家输入的明文密码再次计算 MD5 值，如果一致就验证成功，这就是为什么哈希算法要有低碰撞率了。

MD5现在不太安全了

因为MD5算法是确定，用一个字符串计算出来的哈希值也是固定的，所以出现了一些针对该算法的破解方法。

暴力枚举法：因为可以不断尝试，并且随着计算机硬件能力的快速提升，使得这种方法来破解短密码称为了可能
字典法：也就是撞库，黑客通过收集互联网已泄露的用户和密码信息，生成对应的字典表，通过撞库来完成破解
彩虹表：在字典法的基础上改进，以时间换空间，使用预计算的哈希链集来降低存储空间，是目前最常用的方法

MD5可以为自己代言（带盐）

对于固定的哈希算法，相同的输入会得到相同的输出，那么针对MD5算法只需要准备一个字典或者一个彩虹表就可以一直沿用，如果在原有的密码上加点料，那么即使两个用户使用相同的密码，因为盐不同，得到的输出值也就不同，那么破解难度大大提高了。

BCrypt加密

上面说过单独使用MD5加密不太安全，但是加盐以后可以大大提高破解的难度，为什么BCrypt加密火了起来，大有代替MD5的趋势~

BCrypt 是 Niels Provos 和 DavidMazières 基于 Blowfish 密码设计的，是 OpenBSD 的默认密码哈希算法。目前有针对 C、C++、Python 、C# 、Java、JS、PHP 等多种编程语言的实现，使用起来非常方便。

它相对于MD5有哪些优势呢？

自己加盐

首先他不用自己来管理用户的“盐”，如果所有的用户使用相同的盐不太安全，每个人生成不同的盐，需要自己单独来存储使用，而BCrypt内部自己实现了随机加盐处理，可以实现每次加密后的密文是不一样的。

对于同一个密码，Bcrypt每次生成的哈希结果都不一样，那么它是如何进行校验的？

其实BCrypt算法将盐随机生成并混入最终加密后的密码之中，验证时会自动提取，无需单独提供“盐”信息，生成的Hash值通常格式如下：

1	$2b$12$ABJPtagiuqTVhnIPvOLoB.hbIlZ3joRkpck3joDsX6xe3O2KShuty

其中 $ 为分隔符，2b是bcrypt加密版本号，12是工作负载，紧接着22位是盐，剩下的字符串就是密码的密文了。

看到这个密码仿佛就是明牌了跟对手打呀，如果你真的获得了加密后的密码，那你就知道了加密版本、工作负载，盐的信息，这样会不会很危险呢？是挺危险的，但是即使你使用MD5加密，那个盐也是要存储的，也会面临同样的问题，另外BCrypt还有其他的法宝。

工作负载

BCrypt的工作负载有时也称为加密轮数、成本因子等等（一提到工作负载就想到比特币，数字游戏而已），目的就是提高破解难度，带来的缺点就是速度慢。MD5的Hash值生成通常是微妙级别的，但是Bcrypt一个密码出来的时间比较长，Python环境使用默认12轮负载需要0.25秒生成一个密码（C++环境需要进一步测试）。

所以如果使用Bcrypt，需要考虑它的成本，负责做认证的服务器，可能在原基础上扩容几十倍或者几百倍，它是靠把计算成本提高多个数量级来换取安全的。

使用方便

目前在各大主流编程语言中都可以方便的使用BCrypt相关函数，下面以Python为例：

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-

import time
import bcrypt

passwd = b'123456nx'

start = time.time()
salt = bcrypt.gensalt(12)
pwsd = bcrypt.hashpw(passwd, salt)

cost = time.time() - start
print("[salt]", salt)
print("[pwsd]", pwsd)
print("[cost]", cost)

运行结果如下：

1
2
3

[salt] b'$2b$12$lEsQ9dGnRe2vKfFDRUZYAO'
[pwsd] b'$2b$12$lEsQ9dGnRe2vKfFDRUZYAOmmmdlgWfHfNO94C/UqCKGGRioruF77u'
[cost] 0.24636435508728027

总结

MD5从严格意义上来说并不是一个加密算法，更准确的说法应该是单向散列算法，因为无法逆向进行解密
通过 MD5 计算后的密码，可以使用的破解方法有暴力枚举、字典表、彩虹表等，其中《彩虹表》最常用
BCrypt算法可以随机生成盐，并将盐信息混入最终加密后的密码之中，验证时会自动提取
BCrypt算法引入了工作负载机制，生成Hash值的时间大大延长，相应的破解难度也随之增加
BCrypt算法在Python环境下使用默认参数需0.25秒生成一个密码，选用这种方式需考虑时间成本

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以史为鉴，理解今天，展望未来~
时刻准备着，这次的大团圆无需担心，可能某个清晨的早间新闻，你们已经回来了！

2021-11-1 00:21:44