04密码加密

发布于：2025-07-01 ⋅ 阅读:(22) ⋅ 点赞:(0)

目录

大纲

一、前言

1. 加密意义

2. 常见方案

2.1. Hash 算法

2.2. 单向自适应函数

二、PasswordEncoder

三、DelegatingPasswordEncoder

1. DelegatingPasswordEncoder源码

2. PasswordEncoderFactories源码

四、如何使用 PasswordEncoder

五、密码加密实战

六、密码自动升级

大纲

  • 密码为什么要加密
  • 常见加密的解决方案
  • PasswordEncoder 详解
  • 优雅使用加密

一、前言

1. 加密意义

2011 年12月21 日，有人在网络上公开了一个包含600万个 CSDN 用户资料的数据库，数据全部为明文储

存，包含用户名、密码以及注册邮箱。事件发生后 CSDN 在微博、官方网站等渠道发出了声明，解释说此数据库

系2009 年备份所用，因不明原因泄漏，已经向警方报案，后又在官网发出了公开道歉信。在接下来的十多天里，

金山、网易、京东、当当、新浪等多家公司被卷入到这次事件中。整个事件中最触目惊心的莫过于 CSDN 把用户

密码明文存储，由于很多用户是多个网站共用一个密码，因此一个网站密码泄漏就会造成很大的安全隐患。由于

有了这么多前车之鉴，我们现在做系统时，密码都要加密处理。

在前面的案例中，凡是涉及密码的地方，我们都采用明文存储，在实际项目中这肯定是不可取的，因为这会

带来极高的安全风险。

在企业级应用中，密码不仅需要加密，还需要加盐，最大程度地保证密码安全。

2. 常见方案

2.1. Hash 算法

最早我们使用类似 SHA-256 、SHA-512 、MD5等这样的单向 Hash 算法。用户注册成功后，保存在数据

库中不再是用户的明文密码，而是经过 SHA-256 加密计算的一个字行串，当用户进行登录时，用户输入的明文密

码用 SHA-256 进行加密，加密完成之后，再和存储在数据库中的密码进行比对，进而确定用户登录信息是否有

效。如果系统遭遇攻击，最多也只是存储在数据库中的密文被泄漏。

这样就绝对安全了吗？由于彩虹表这种攻击方式的存在以及随着计算机硬件的发展，每秒执行数十亿次

HASH计算己经变得轻轻松松，

这意味着即使给密码加密加盐也不再安全。

参考: 彩虹表

2.2. 单向自适应函数<Adaptive One-way Functions>

在Spring Security 中，我们现在是用一种自适应单向函数 (Adaptive One-way Functions)来处理密码问

题，这种自适应单向函数在进行密码匹配时，会有意占用大量系统资源（例如CPU、内存等），这样可以增加恶

意用户攻击系统的难度。在Spring Securiy 中，开发者可以通过 bcrypt、PBKDF2、sCrypt 以及 argon2 来体验

这种自适应单向函数加密。由于自适应单向函数有意占用大量系统资源，因此每个登录认证请求都会大大降低应

用程序的性能，但是 Spring Secuity 不会采取任何措施来提高密码验证速度，因为它正是通过这种方式来

增强系统的安全性。

参考 1：用户密码哈希 · libsodium 中文文档

参考 2：https://github.com/xitu/gold-miner/blob/master/TODO1/password-hashing-pbkdf2-scrypt-bcrypt-and-argon2.md

  • BCryptPasswordEncoder
    BCryptPasswordEncoder 使用 bcrypt 算法对密码进行加密，为了提高密码的安全性，bcrypt算法故意降低运行速度，以增强密码破解的难度。同时 BCryptPasswordEncoder “为自己带盐”开发者不需要额外维护一个“盐” 字段，使用 BCryptPasswordEncoder 加密后的字符串就已经“带盐”了，即使相同的明文每次生成的加密字符串都不相同。
  • Argon2PasswordEncoder
    Argon2PasswordEncoder 使用 Argon2 算法对密码进行加密，Argon2 曾在 Password Hashing Competition 竞赛中获胜。为了解决在定制硬件上密码容易被破解的问题，Argon2也是故意降低运算速度，同时需要大量内存，以确保系统的安全性。
  • Pbkdf2PasswordEncoder
    Pbkdf2PasswordEncoder 使用 PBKDF2 算法对密码进行加密，和前面几种类似，PBKDF2
    算法也是一种故意降低运算速度的算法，当需要 FIPS (Federal Information Processing Standard,美国联邦信息处理标准）认证时，PBKDF2 算法是一个很好的选择。
  • SCryptPasswordEncoder
    SCryptPasswordEncoder 使用scrypt 算法对密码进行加密，和前面的几种类似，serypt 也是一种故意降低运算速度的算法，而且需要大量内存。

二、PasswordEncoder

通过对认证流程源码分析得知，实际密码比较是由PasswordEncoder完成的，因此只需要使用

PasswordEncoder 不同实现就可以实现不同方式加密。

public interface PasswordEncoder {
	String encode(CharSequence rawPassword);
	boolean matches(CharSequence rawPassword, String encodedPassword);
	default boolean upgradeEncoding(String encodedPassword) {
		return false;
	}
}
  • encode 用来进行明文加密的
  • matches 用来比较密码的方法
  • upgradeEncoding 用来给密码进行升级的方法

默认提供加密算法如下:

三、DelegatingPasswordEncoder

根据上面 PasswordEncoder的介绍，可能会以为 Spring security 中默认的密码加密方案应该是四种自适应

单向加密函数中的一种，其实不然，在 spring Security 5.0之后，默认的密码加密方案其实是

DelegatingPasswordEncoder。

从名字上来看，DelegatingPaswordEncoder 是一个代理类，而并非一种全新的密码加密方案，

DeleggtinePasswordEncoder 主要用来代理上面介绍的不同的密码加密方案。

为什么采DelegatingPasswordEncoder 而不是某一个具体加密方式作为默认的密码加密方案呢？主要考虑了

如下两方面的因素：

  • 兼容性：使用 DelegatingPasswrordEncoder 可以帮助许多使用旧密码加密方式的系统顺利迁移到 Spring security 中，它允许在同一个系统中同时存在多种不同的密码加密方案。
  • 便捷性：密码存储的最佳方案不可能一直不变，如果使用 DelegatingPasswordEncoder作为默认的密码加密方案，当需要修改加密方案时，只需要修改很小一部分代码就可以实现。

1. DelegatingPasswordEncoder源码

public class DelegatingPasswordEncoder implements PasswordEncoder {
  ....
}
  • encode 用来进行明文加密的
  • matches 用来比较密码的方法
  • upgradeEncoding 用来给密码进行升级的方法

2. PasswordEncoderFactories源码

public static PasswordEncoder createDelegatingPasswordEncoder() {
		String encodingId = "bcrypt";
		Map<String, PasswordEncoder> encoders = new HashMap<>();
		encoders.put(encodingId, new BCryptPasswordEncoder());
		encoders.put("ldap", new org.springframework.security.crypto.password.LdapShaPasswordEncoder());
		encoders.put("MD4", new org.springframework.security.crypto.password.Md4PasswordEncoder());
		encoders.put("MD5", new org.springframework.security.crypto.password.MessageDigestPasswordEncoder("MD5"));
		encoders.put("noop", org.springframework.security.crypto.password.NoOpPasswordEncoder.getInstance());
		encoders.put("pbkdf2", new Pbkdf2PasswordEncoder());
		encoders.put("scrypt", new SCryptPasswordEncoder());
		encoders.put("SHA-1", new org.springframework.security.crypto.password.MessageDigestPasswordEncoder("SHA-1"));
		encoders.put("SHA-256",
				new org.springframework.security.crypto.password.MessageDigestPasswordEncoder("SHA-256"));
		encoders.put("sha256", new org.springframework.security.crypto.password.StandardPasswordEncoder());
		encoders.put("argon2", new Argon2PasswordEncoder());
		return new DelegatingPasswordEncoder(encodingId, encoders);
	}

四、如何使用 PasswordEncoder

  • 查看WebSecurityConfigurerAdapter类中源码
static class LazyPasswordEncoder implements PasswordEncoder {
		private ApplicationContext applicationContext;
		private PasswordEncoder passwordEncoder;
		LazyPasswordEncoder(ApplicationContext applicationContext) {
			this.applicationContext = applicationContext;
		}
		@Override
		public String encode(CharSequence rawPassword) {
			return getPasswordEncoder().encode(rawPassword);
		}

		@Override
		public boolean matches(CharSequence rawPassword, String encodedPassword) {
			return getPasswordEncoder().matches(rawPassword, encodedPassword);
		}

		@Override
		public boolean upgradeEncoding(String encodedPassword) {
			return getPasswordEncoder().upgradeEncoding(encodedPassword);
		}

		private PasswordEncoder getPasswordEncoder() {
			if (this.passwordEncoder != null) {
				return this.passwordEncoder;
			}
			PasswordEncoder passwordEncoder = getBeanOrNull(PasswordEncoder.class);
			if (passwordEncoder == null) {
				passwordEncoder = PasswordEncoderFactories.createDelegatingPasswordEncoder();
			}
			this.passwordEncoder = passwordEncoder;
			return passwordEncoder;
		}

		private <T> T getBeanOrNull(Class<T> type) {
			try {
				return this.applicationContext.getBean(type);
			}
			catch (NoSuchBeanDefinitionException ex) {
				return null;
			}
		}

		@Override
		public String toString() {
			return getPasswordEncoder().toString();
		}

	}

通过源码分析得知如果在工厂中指定了PasswordEncoder，就会使用指定PasswordEncoder，

否则就会使用默认DelegatingPasswordEncoder。

五、密码加密实战

  • 测试生成的密码
 @Test
public void test() {
  //1.BCryptPasswordEncoder
  BCryptPasswordEncoder bCryptPasswordEncoder = new BCryptPasswordEncoder();
  System.out.println(bCryptPasswordEncoder.encode("123"));

  //2.Pbkdf2PasswordEncoder
  Pbkdf2PasswordEncoder pbkdf2PasswordEncoder = new Pbkdf2PasswordEncoder();
  System.out.println(pbkdf2PasswordEncoder.encode("123"));

  //3.SCryptPasswordEncoder //需要额外引入依赖
  SCryptPasswordEncoder sCryptPasswordEncoder = new SCryptPasswordEncoder();
  System.out.println(sCryptPasswordEncoder.encode("123"));

  //4.Argon2PasswordEncoder //需要额外引入依赖
  Argon2PasswordEncoder argon2PasswordEncoder = new Argon2PasswordEncoder();
  System.out.println(argon2PasswordEncoder.encode("123"));
}
  • 使用固定密码加密方案
@Configuration
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {
     @Bean
     public PasswordEncoder BcryptPasswordEncoder() {
         return new BCryptPasswordEncoder();
     }
  	 @Bean
    public UserDetailsService userDetailsService() {
        InMemoryUserDetailsManager inMemoryUserDetailsManager = new InMemoryUserDetailsManager();
        inMemoryUserDetailsManager.createUser(User.withUsername("root").password("$2a$10$WGFkRsZC0kzafTKOPcWONeLvNvg2jqd3U09qd5gjJGSHE5b0yoy6a").roles("xxx").build());
        return inMemoryUserDetailsManager;
    }
}
  • 使用灵活密码加密方案 推荐
@Configuration
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {
  	 @Bean
    public UserDetailsService userDetailsService() {
        InMemoryUserDetailsManager inMemoryUserDetailsManager = new InMemoryUserDetailsManager();
        inMemoryUserDetailsManager.createUser(User.withUsername("root").password("{bcrypt}$2a$10$WGFkRsZC0kzafTKOPcWONeLvNvg2jqd3U09qd5gjJGSHE5b0yoy6a").roles("xxx").build());
        return inMemoryUserDetailsManager;
    }
}

六、密码自动升级

推荐使用DelegatingPasswordEncoder 的另外一个好处就是自动进行密码加密方案的升级，这个功能在整合一些

老的系统时非常有用。

  • 准备库表
-- 用户表
CREATE TABLE `user`
(
    `id`                    int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
    `username`              varchar(32)  DEFAULT NULL,
    `password`              varchar(255) DEFAULT NULL,
    `enabled`               tinyint(1) DEFAULT NULL,
    `accountNonExpired`     tinyint(1) DEFAULT NULL,
    `accountNonLocked`      tinyint(1) DEFAULT NULL,
    `credentialsNonExpired` tinyint(1) DEFAULT NULL,
    PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=4 DEFAULT CHARSET=utf8;
-- 角色表
CREATE TABLE `role`
(
    `id`      int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
    `name`    varchar(32) DEFAULT NULL,
    `name_zh` varchar(32) DEFAULT NULL,
    PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=4 DEFAULT CHARSET=utf8;
-- 用户角色关系表
CREATE TABLE `user_role`
(
    `id`  int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
    `uid` int(11) DEFAULT NULL,
    `rid` int(11) DEFAULT NULL,
    PRIMARY KEY (`id`),
    KEY   `uid` (`uid`),
    KEY   `rid` (`rid`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=5 DEFAULT CHARSET=utf8;
  • 插入数据
-- 插入用户数据
BEGIN;
  INSERT INTO `user`
  VALUES (1, 'root', '{noop}123', 1, 1, 1, 1);
  INSERT INTO `user`
  VALUES (2, 'admin', '{noop}123', 1, 1, 1, 1);
  INSERT INTO `user`
  VALUES (3, 'blr', '{noop}123', 1, 1, 1, 1);
COMMIT;
-- 插入角色数据
BEGIN;
  INSERT INTO `role`
  VALUES (1, 'ROLE_product', '商品管理员');
  INSERT INTO `role`
  VALUES (2, 'ROLE_admin', '系统管理员');
  INSERT INTO `role`
  VALUES (3, 'ROLE_user', '用户管理员');
COMMIT;
-- 插入用户角色数据
BEGIN;
  INSERT INTO `user_role`
  VALUES (1, 1, 1);
  INSERT INTO `user_role`
  VALUES (2, 1, 2);
  INSERT INTO `user_role`
  VALUES (3, 2, 2);
  INSERT INTO `user_role`
  VALUES (4, 3, 3);
COMMIT;
  • 整合 mybatis
<dependency>
    <groupId>mysql</groupId>
    <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
    <version>5.1.38</version>
</dependency>

<dependency>
  <groupId>org.mybatis.spring.boot</groupId>
  <artifactId>mybatis-spring-boot-starter</artifactId>
  <version>2.2.0</version>
</dependency>

<dependency>
  <groupId>com.alibaba</groupId>
  <artifactId>druid</artifactId>
  <version>1.2.8</version>
</dependency>
spring.datasource.type=com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource
spring.datasource.driver-class-name=com.mysql.jdbc.Driver
spring.datasource.url=jdbc:mysql://localhost:3306/security?characterEncoding=UTF-88&serverTimezone=UTC&useSSL=false
spring.datasource.username=root
spring.datasource.password=root
mybatis.mapper-locations=classpath:/mapper/*.xml
mybatis.type-aliases-package=com.baizhi.entity
logging.level.com.baizhi.dao=debug
  • 编写实体类
public class User implements UserDetails {
    private Integer id;
    private String username;
    private String password;
    private Boolean enabled;
    private Boolean accountNonExpired;
    private Boolean accountNonLocked;
    private Boolean credentialsNonExpired;
    private List<Role> roles = new ArrayList<>();
    @Override
    public Collection<? extends GrantedAuthority> getAuthorities() {
        List<SimpleGrantedAuthority> authorities = new ArrayList<>();
        for (Role role : roles) {
            authorities.add(new SimpleGrantedAuthority(role.getName()));
        }
        return authorities;
    }

    @Override
    public String getPassword() {
        return password;
    }

    public void setPassword(String password) {
        this.password = password;
    }

    @Override
    public String getUsername() {
        return username;
    }

    public void setUsername(String username) {
        this.username = username;
    }

    @Override
    public boolean isAccountNonExpired() {
        return accountNonExpired;
    }

    public void setAccountNonExpired(Boolean accountNonExpired) {
        this.accountNonExpired = accountNonExpired;
    }

    @Override
    public boolean isAccountNonLocked() {
        return accountNonLocked;
    }

    public void setAccountNonLocked(Boolean accountNonLocked) {
        this.accountNonLocked = accountNonLocked;
    }

    @Override
    public boolean isCredentialsNonExpired() {
        return credentialsNonExpired;
    }

    public void setCredentialsNonExpired(Boolean credentialsNonExpired) {
        this.credentialsNonExpired = credentialsNonExpired;
    }

    @Override
    public boolean isEnabled() {
        return enabled;
    }

    public void setEnabled(Boolean enabled) {
        this.enabled = enabled;
    }

    public void setRoles(List<Role> roles) {
        this.roles = roles;
    }

    public Integer getId() {
        return id;
    }

    public void setId(Integer id) {
        this.id = id;
    }
}
public class Role {
    private Integer id;
    private String name;
    private String nameZh;

    public Integer getId() {
        return id;
    }

    public void setId(Integer id) {
        this.id = id;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getNameZh() {
        return nameZh;
    }

    public void setNameZh(String nameZh) {
        this.nameZh = nameZh;
    }
}
  • 创建dao
@Mapper
public interface UserDao {
    List<Role> getRolesByUid(Integer uid);
    User loadUserByUsername(String username);
  	Integer updatePassword(@Param("username") String username,@Param("password") String password);
}
  • 编写 mapper
<!DOCTYPE mapper
        PUBLIC "-//mybatis.org//DTD Mapper 3.0//EN"
        "http://mybatis.org/dtd/mybatis-3-mapper.dtd">
<mapper namespace="com.baizhi.dao.UserDao">


    <select id="loadUserByUsername" resultType="User">
        select id,
               username,
               password,
               enabled,
               accountNonExpired,
               accountNonLocked,
               credentialsNonExpired
        from `user`
        where username = #{username}
    </select>


    <select id="getRolesByUid" resultType="Role">
        select r.id,
               r.name,
               r.name_zh nameZh
        from `role` r,
             `user_role` ur
        where r.id = ur.rid
          and ur.uid = #{uid}
    </select>
  
  	<update id="updatePassword">
      update `user` set password=#{password}
      where username=#{username}
  	</update>

</mapper>
  • 编写service 实现
@Service
public class MyUserDetailService implements UserDetailsService,UserDetailsPasswordService {
    private final UserDao userDao;

    @Autowired
    public MyUserDetailService(UserDao userDao) {
        this.userDao = userDao;
    }

    @Override
    public UserDetails loadUserByUsername(String username) throws UsernameNotFoundException {
        User user = userDao.loadUserByUsername(username);
        if (ObjectUtils.isEmpty(user)) {
            throw new RuntimeException("用户不存在!");
        }
        user.setRoles(userDao.getRolesByUid(user.getId()));
        return user;
    }
  
  	 @Override
    public UserDetails updatePassword(UserDetails user, String newPassword) {
        Integer result = userDao.updatePassword(user.getUsername(), newPassword);
        if (result == 1) {
            ((User) user).setPassword(newPassword);
        }
        return user;
    }
}
  • 配置securityconfig
@Configuration
public class SecurityConfig extends WebSecurityConfigurerAdapter {


    private final MyUserDetailService myUserDetailService;

    @Autowired
    public SecurityConfig(MyUserDetailService myUserDetailService) {
        this.myUserDetailService = myUserDetailService;
    }
      @Override
    protected void configure(AuthenticationManagerBuilder auth) throws Exception {
        //查询数据库
        auth.userDetailsService(myUserDetailService);
    }

}
  • 启动项目测试

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