MD5加密的防范方法和crypto模块应用

MD5简介

MD5（Message-Digest Algorithm）是计算机安全领域广泛使用的散列函数（又称哈希算法、摘要算法），主要用来确保消息的完整和一致性。常见的应用场景有密码保护、下载文件校验等。

MD5特点

1.运算速度快：对jquery.js求md5值，57254个字符，耗时1.907ms。
2.输出长度固定：输入长度不固定，输出长度固定（128位）。
3.运算不可逆：已知运算结果的情况下，无法通过通过逆运算得到原始字符串。
4.高度离散：输入的微小变化，可导致运算结果差异巨大。
5.弱碰撞性：不同输入的散列值可能相同。

MD5应用场景

1.文件完整性校验：比如从网上下载一个软件，一般网站都会将软件的md5值附在网页上，用户下载完软件后，可对下载到本地的软件进行md5运算，然后跟网站上的md5值进行对比，确保下载的软件是完整的（或正确的）。
2.密码保护：将md5后的密码保存到数据库，而不是保存明文密码，避免拖库等事件发生后，明文密码外泄。
3.防篡改：比如数字证书的防篡改，就用到了摘要算法。（当然还要结合数字签名等手段）。

常用案例：密码保护

密码首先肯定不可能明文保存在数据库里，一旦泄露后果不堪设想。最基础的做法是对密码进行一层MD5加密，最常见的老年人密码“123456”，经过md5加密后，变为：e10adc3949ba59abbe56e057f20f883e。
这么做一来避免明文暴露，二来黑客破解起来需要时间。
但仅仅是一层md5加密是远远不够的，因为md5的加密是确定性的，所以可以建立一个md5密码破解池，通过枚举，把各种排列组合的加密结果保存起来，然后通过md5密码进行查询，反解。尤其是很多用户的密码很简单，大概率会被暴力破解。

防范方法：密码加盐

“加盐”的意思就是在密码特定位置插入特定字符串后，再对修改后的字符串进行md5运算。
这样首先暴力破解的难度会加大，因为利用了“输入的微小变化，可导致运算结果差异巨大”这一特点，哪怕加入3个数字的盐“值”，md5的加密结果则会完全不同。

crypto模块应用

在nodejs中，crypto模块封装了一系列密码学相关的功能，包括摘要运算。基础例子如下，非常简单：

var crypto = require('crypto');
var md5 = crypto.createHash('md5');
var result = md5.update('a').digest('hex');
console.log(result);
// 输出：0cc175b9c0f1b6a831c399e269772661

给密码加盐:

var crypto = require('crypto');
function cryptPwd(password, salt) {
    // 密码“加盐”
    var saltPassword = password + ':' + salt;
    console.log('原始密码：%s', password);
    console.log('加盐后的密码：%s', saltPassword);
    // 加盐密码的md5值
    var md5 = crypto.createHash('md5');
    var result = md5.update(saltPassword).digest('hex');
    console.log('加盐密码的md5值：%s', result);
}
cryptPwd('123456', 'abc');
// 输出：
// 原始密码：123456
// 加盐后的密码：123456:abc
// 加盐密码的md5值：51011af1892f59e74baf61f3d4389092
cryptPwd('123456', 'bcd');
// 输出：
// 原始密码：123456
// 加盐后的密码：123456:bcd
// 加盐密码的md5值：55a95bcb6bfbaef6906dbbd264ab4531

还不够,需要随机盐值

单纯的加盐，依然会有各种问题：

1.盐值过短，暴力破解会很容易。
2.固定盐值，或者盐值已经外泄，那么只要把常用密码+固定盐值的hash值表算出来就可以了，本质上又回到了最初的暴力破解路线。

那么我们要做的就是给每个用户一个“随机盐值”。
示例代码如下。可以看到，密码同样是123456，由于采用了随机盐值，前后运算得出的结果是不同的。这样带来的好处是，多个用户，同样的密码，攻击者需要进行多次运算才能够完全破解。同样是纯数字3位短盐值，随机盐值破解所需的运算量，是固定盐值的1000倍。

var crypto = require('crypto');
function getRandomSalt(){
    return Math.random().toString().slice(2, 5);
}
function cryptPwd(password, salt) {
    // 密码“加盐”
    var saltPassword = password + ':' + salt;
    console.log('原始密码：%s', password);
    console.log('加盐后的密码：%s', saltPassword);
    // 加盐密码的md5值
    var md5 = crypto.createHash('md5');
    var result = md5.update(saltPassword).digest('hex');
    console.log('加盐密码的md5值：%s', result);
}
var password = '123456';
cryptPwd('123456', getRandomSalt());
// 输出：
// 原始密码：123456
// 加盐后的密码：123456:498
// 加盐密码的md5值：af3b7d32cc2a254a6bf1ebdcfd700115
cryptPwd('123456', getRandomSalt());
// 输出：
// 原始密码：123456
// 加盐后的密码：123456:287
// 加盐密码的md5值：65d7dd044c2db64c5e658d947578d759

随机盐值需要注意的问题是：后端也需要用户密码来校验登录，所以需要针对每一个用户设定一个随机盐值并且存储起来，每一次都要使用密码和随机盐值通过约定算法加密做校验。
这样做的话，即使盐值外泄，由于每一个用户的盐值都不同，即便暴力破解，也要破解很久，结果也就是破解了一个用户的密码，时间成本会很大。

最后

当然也可以使用只有开发者知道的加密次数，比如对md5值再次进行md5加密，然后再加密，这样也会很大的提高破解代价。
md5也存在碰撞问题，就是两个不同的字符串会得到相同的结果，这是一个需要注意的点。