03.慢哈希算法-bcrypt

1. 为什么bcrypt算法更加安全

bcrypt 算法在密码存储方面比 MD5 或 SHA-256 等“快速”哈希算法更加安全。这主要归功于它独特的两个设计特性：可变的工作因子（或成本因子）和内置的盐值生成机制。

1.1. 可变的工作因子（Cost Factor）

这是 bcrypt 最核心的安全优势。bcrypt 允许你设置一个工作因子（work factor），这个因子决定了哈希计算的迭代次数。工作因子越大，计算哈希所需的时间就越长。

  • 抵御暴力破解攻击： 传统的哈希算法设计得非常快，每秒可以进行数百万甚至数十亿次哈希计算。如果攻击者获取了你的哈希密码数据库，他们可以用非常快的速度尝试大量密码组合（暴力破解）。bcrypt 故意放慢了速度，即使单个哈希计算需要数百毫秒甚至更长时间。这意味着攻击者每秒能尝试的密码数量会大大减少，从而使暴力破解变得非常耗时且不切实际。
  • 适应硬件进步： 随着计算机硬件（特别是 GPU 和 ASIC）计算能力的不断提升，哈希破解的速度也会越来越快。bcrypt 的工作因子是可调整的。这意味着，当未来计算能力增强时，你可以增加工作因子，让哈希计算变得更慢，从而始终保持对暴力破解攻击的抵抗力。而 MD5 或 SHA-256 等算法没有这个特性，它们的计算速度是固定的。

1.2. 内置的盐值生成机制

bcrypt 会自动为每个密码生成一个唯一且随机的盐值，并将这个盐值与密码一起进行哈希。这个盐值会作为最终哈希输出的一部分被存储起来。

  • 抵御彩虹表攻击： 彩虹表是预先计算好的“密码-哈希值”对照表。如果所有密码都用同一个哈希算法且没有加盐，攻击者可以利用彩虹表直接查找哈希值对应的明文密码。
  • 消除重复哈希值： 由于每个密码都有一个唯一的随机盐值，即使两个用户设置了相同的密码，它们最终生成的 bcrypt 哈希值也会完全不同。这使得攻击者无法通过一个已知哈希值来判断是否存在其他用户也使用了相同的密码。

1.3. 基于 Blowfish 算法的特性

bcrypt 基于 Blowfish 加密算法。Blowfish 在设计时就考虑到了抵抗专用硬件攻击的特性，它需要大量的内存和复杂的计算，这使得攻击者难以通过定制的 ASIC 或 GPU 等硬件来加速哈希计算

2. 总结

MD5 等快速哈希算法虽然高效，但其设计初衷是用于验证数据完整性，而非密码存储。它们的速度在密码安全场景下反而成为了致命弱点，使得暴力破解和彩虹表攻击变得容易。

bcrypt 及其后的 scrypt、Argon2 等慢哈希算法，通过引入可调节的计算复杂度和强制使用唯一盐值，专门为抵抗密码破解攻击而设计。它们将破解密码的成本提高到不切实际的程度，从而提供了更高的安全性。