Spring Boot 中密码加密的两种姿势！

叁歲伎倆 2023-02-10 14:29 20阅读 0赞

先说一句：密码是无法解密的。大家也不要再问松哥微人事项目中的密码怎么解密了！

密码无法解密，还是为了确保系统安全。今天松哥就来和大家聊一聊，密码要如何处理，才能在最大程度上确保我们的系统安全。

本文是 Spring Security 系列的第 20 篇，阅读本系列前面的文章有助于更好的理解本文：

1.  [挖一个大坑，Spring Security 开搞！][Spring Security]
2.  [松哥手把手带你入门 Spring Security，别再问密码怎么解密了][Spring Security 1]
3.  [手把手教你定制 Spring Security 中的表单登录][Spring Security 2]
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14. [Spring Boot + Vue 前后端分离项目，如何踢掉已登录用户？][Spring Boot _ Vue]
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18. [松哥手把手教你在 SpringBoot 中防御 CSRF 攻击！so easy！][SpringBoot _ CSRF _so easy]
19. [要学就学透彻！Spring Security 中 CSRF 防御源码解析][Spring Security _ CSRF]

## 1.为什么要加密 ##

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，因不明原因泄露，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露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。

这次泄密，也留下了一些有趣的事情，特别是对于广大程序员设置密码这一项。人们从 CSDN 泄密的文件中，发现了一些好玩的密码，例如如下这些：

*  `ppnn13%dkstFeb.1st` 这段密码的中文解析是：娉娉袅袅十三余，豆蔻梢头二月初。
 *  `csbt34.ydhl12s` 这段密码的中文解析是：池上碧苔三四点，叶底黄鹂一两声
 *  …

等等不一而足，你会发现很多程序员的人文素养还是非常高的，让人啧啧称奇。

## 2.加密方案 ##

密码加密我们一般会用到散列函数，又称散列算法、哈希函数，这是一种从任何数据中创建数字“指纹”的方法。

散列函数把消息或数据压缩成摘要，使得数据量变小，将数据的格式固定下来，然后将数据打乱混合，重新创建一个散列值。散列值通常用一个短的随机字母和数字组成的字符串来代表。好的散列函数在输入域中很少出现散列冲突。在散列表和数据处理中，不抑制冲突来区别数据，会使得数据库记录更难找到。

我们常用的散列函数有 MD5 消息摘要算法、安全散列算法（Secure Hash Algorithm）。

但是仅仅使用散列函数还不够，单纯的只使用散列函数，如果两个用户密码明文相同，生成的密文也会相同，这样就增加的密码泄漏的风险。

为了增加密码的安全性，一般在密码加密过程中还需要加盐，所谓的盐可以是一个随机数也可以是用户名，加盐之后，即使密码明文相同的用户生成的密码密文也不相同，这可以极大的提高密码的安全性。

传统的加盐方式需要在数据库中有专门的字段来记录盐值，这个字段可能是用户名字段（因为用户名唯一），也可能是一个专门记录盐值的字段，这样的配置比较繁琐。

Spring Security 提供了多种密码加密方案，官方推荐使用 BCryptPasswordEncoder，BCryptPasswordEncoder 使用 BCrypt 强哈希函数，开发者在使用时可以选择提供 strength 和 SecureRandom 实例。strength 越大，密钥的迭代次数越多，密钥迭代次数为 2^strength。strength 取值在 4~31 之间，默认为 10。

不同于 Shiro 中需要自己处理密码加盐，在 Spring Security 中，BCryptPasswordEncoder 就自带了盐，处理起来非常方便。

## 3.实践 ##

### 3.1 codec 加密 ###

commons-codec 是一个 Apache 上的开源项目，用它可以方便的实现密码加密。松哥在 `V 部落` 项目中就是采用的这种方案（https://github.com/lenve/VBlog）。在 Spring Security 还未推出 BCryptPasswordEncoder 的时候，commons-codec 还是一个比较常见的解决方案。

所以，这里我先来给大家介绍下 commons-codec 的用法。

首先我们需要引入 commons-codec 的依赖：

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

然后自定义一个 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 专门用来处理密码的加密与比对工作，我们自定义 MyPasswordEncoder 并实现 PasswordEncoder 接口，还需要实现该接口中的两个方法：

1.  encode 方法表示对密码进行加密，参数 rawPassword 就是你传入的明文密码，返回的则是加密之后的密文，这里的加密方案采用了 MD5。
2.  matches 方法表示对密码进行比对，参数 rawPassword 相当于是用户登录时传入的密码，encodedPassword 则相当于是加密后的密码（从数据库中查询而来）。

最后记得将 MyPasswordEncoder 通过 @Component 注解标记为 Spring 容器中的一个组件。

这样用户在登录时，就会自动调用 matches 方法进行密码比对。

当然，使用了 MyPasswordEncoder 之后，在用户注册时，就需要将密码加密之后存入数据库中，方式如下：

public int reg(User user) { 
        ...
        //插入用户,插入之前先对密码进行加密
        user.setPassword(passwordEncoder.encode(user.getPassword()));
        result = userMapper.reg(user);
        ...
    }

其实很简单，就是调用 encode 方法对密码进行加密。完整代码大家可以参考 V 部落（https://github.com/lenve/VBlog），我这里就不赘述了。

### 3.2 BCryptPasswordEncoder 加密 ###

但是自己定义 PasswordEncoder 还是有些麻烦，特别是处理密码加盐问题的时候。

所以在 Spring Security 中提供了 BCryptPasswordEncoder，使得密码加密加盐变得非常容易。只需要提供 BCryptPasswordEncoder 这个 Bean 的实例即可，微人事就是采用了这种方案（https://github.com/lenve/vhr），如下：

@Bean
    PasswordEncoder passwordEncoder() { 
        return new BCryptPasswordEncoder(10);
    }

创建 BCryptPasswordEncoder 时传入的参数 10 就是 strength，即密钥的迭代次数（也可以不配置，默认为 10）。同时，配置的内存用户的密码也不再是 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");

这里的密码就是使用 BCryptPasswordEncoder 加密后的密码，虽然 admin 和 sang 加密后的密码不一样，但是明文都是 123。配置完成后，使用 admin/123 或者 sang/123 就可以实现登录。

本案例使用了配置在内存中的用户，一般情况下，用户信息是存储在数据库中的，因此需要在用户注册时对密码进行加密处理，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);
        }
    }

用户将密码从前端传来之后，通过调用 BCryptPasswordEncoder 实例中的 encode 方法对密码进行加密处理，加密完成后将密文存入数据库。

## 4.源码浅析 ##

最后我们再来稍微看一下 PasswordEncoder。

PasswordEncoder 是一个接口，里边只有三个方法：

public interface PasswordEncoder { 
    	String encode(CharSequence rawPassword);
    	boolean matches(CharSequence rawPassword, String encodedPassword);
    	default boolean upgradeEncoding(String encodedPassword) { 
    		return false;
    	}
    }

*  encode 方法用来对密码进行加密。
 *  matches 方法用来对密码进行比对。
 *  upgradeEncoding 表示是否需要对密码进行再次加密以使得密码更加安全，默认为 false。

Spring Security 为 PasswordEncoder 提供了很多实现：

![format_png][]

但是老实说，自从有了 BCryptPasswordEncoder，我们很少关注其他实现类了。

PasswordEncoder 中的 encode 方法，是我们在用户注册的时候手动调用。

matches 方法，则是由系统调用，默认是在 DaoAuthenticationProvider\#additionalAuthenticationChecks 方法中调用的。

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，密码比对就是通过 passwordEncoder.matches 方法来进行的。

关于 DaoAuthenticationProvider 的调用流程，大家可以参考 [SpringSecurity 自定义认证逻辑的两种方式(高级玩法)][SpringSecurity]一文。

好了，今天就和小伙伴们简单聊一聊 Spring Security 加密问题，小伙伴们要是有收获记得点个在看鼓励下松哥哦～

[Spring Security]: https://mp.weixin.qq.com/s/3O2yNnG56uAsMnJyrVptDg
[Spring Security 1]: https://mp.weixin.qq.com/s/Q0GkUb1Nt6ynV22LFHuQrQ
[Spring Security 2]: https://mp.weixin.qq.com/s/kHJRKwH-WUx-JEeaQMa7jw
[Spring Security _ JSON]: https://mp.weixin.qq.com/s/Xzt9ymff0DCbAQbklHOxpQ
[Spring Security 3]: https://mp.weixin.qq.com/s/BKAYXMaBBs0VrKZtzorn-w
[Spring Security 4]: https://mp.weixin.qq.com/s/EurEXmU0M9AKuUs4Jh_V5g
[Spring Security_Spring Data Jpa]: https://mp.weixin.qq.com/s/VWJvINbi1DB3fF-Mcx7mGg
[Spring Boot _ Spring Security]: https://mp.weixin.qq.com/s/aSsGNBSWMTsAEXjn9wQnYQ
[Spring Boot]: https://mp.weixin.qq.com/s/T6_PBRzIADE71af3yoKB6g
[Spring Security _ Shiro]: https://mp.weixin.qq.com/s/JucUstZoiTkRG2a2m1Vklg
[SpringSecurity]: https://mp.weixin.qq.com/s/LeiwIJVevaU5C1Fn5nNEeg
[Spring Security _ IP]: https://mp.weixin.qq.com/s/pSX9XnPNQPyLWGc6oWR3hA
[Spring Security 5]: https://mp.weixin.qq.com/s/9f2e4Ua2_fxEd-S9Y7DDtA
[Spring Boot _ Vue]: https://mp.weixin.qq.com/s/nfqFDaLDH8UJVx7mqqgHmQ
[Spring Security 6]: https://mp.weixin.qq.com/s/Fuu9rKoOvSyuvCKSyh6dUQ
[Spring Boot 1]: https://mp.weixin.qq.com/s/9SaNvVfiivWUIAe6OZgpZQ
[Spring Security _ session]: https://mp.weixin.qq.com/s/EAacxjaNg8BJRkTkGFLLpQ
[SpringBoot _ CSRF _so easy]: https://mp.weixin.qq.com/s/TDm8ljxbHpMqteucfmeccA
[Spring Security _ CSRF]: https://mp.weixin.qq.com/s/evyI9wo30JI78_ZYGaKFRg
[format_png]: https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cDovL2ltZy5pdGJveWh1Yi5jb20vMjAyMC8wNS9QYXNzd29yZEVuY29kZXIucG5n?x-oss-process=image/format,png