1. 概述
在构建涉及用户身份验证的Web应用程序时，确保用户免受黑客攻击非常重要。大多数Web应用程序设计为不存储纯文本密码，而是存储密码的哈希值。哈希和加盐是帮助保护密码免受任何可能的攻击的技术。
在本教程中，我们将学习哈希和加盐技术，以及如何在Java中使用Argon2进行哈希。
2. 密码哈希和加盐
密码哈希和加盐是两种可以增强数据库中存储的密码安全性的技术，哈希算法涉及将密码更改或转换为随机字符串的数学运算。
但是，黑客可以尝试通过比较常见密码的哈希值来猜测密码。为了防止这种情况发生，密码加盐就发挥了作用。
密码加盐是在应用哈希算法之前将随机数据(称为盐)附加到密码的方法。盐确保哈希是不同的，并且具有相同密码的两个用户将具有不同的哈希。
此外，哈希算法是单向的，这意味着哈希不能转换回纯文本，这与加密不同。这增加了另一层安全和保护。
3. 什么是Argon2？
Argon2是一个基于密码的密钥导出函数。它是一种安全的密码哈希函数，设计有许多可以调整的参数。而且，Argon2是一个内存困难函数，这意味着它需要大量内存来计算，并且很难在内存有限的硬件上实现。
此外，它允许应用程序根据其安全需求自定义算法，这对于具有不同安全要求的应用程序至关重要。
此外，由于Argon2提供高安全性，因此建议将其用于需要强密码保护的应用程序。它可以抵御来自GPU和其他专用硬件的攻击。
4. 使用Argon2进行哈希处理
Argon2的优点之一是我们可以根据不同的需求对其进行配置。我们可以设置迭代次数，这是密码被哈希的次数。迭代次数越多，对密码进行哈希处理所需的时间就越长，但会使密码更加安全。
此外，我们可以设置内存成本，这是Argon2将使用的内存量。较高的内存成本将使密码更安全，但会消耗更多的系统内存。
此外，我们还可以设置并行成本，这是Argon2算法将使用的线程数。较高的并行成本将加快密码哈希过程，但会降低密码安全性。
在以下小节中，我们将使用Spring Security Crypto库和Bouncy Castle库通过Argon2实现哈希。
4.1 使用Spring Security Crypto实现Argon2哈希
Spring Security Crypto库有一个类使用Argon2来哈希密码，它内部依赖于Bouncy Castle库。
让我们使用Spring Security Crypto库来对密码进行哈希处理。首先，我们需要将其依赖项添加到pom.xml中：
<dependency>
<groupId>org.springframework.security</groupId>
<artifactId>spring-security-crypto</artifactId>
<version>6.0.3</version>
</dependency>
接下来，让我们看一个基于Argon2对密码进行哈希处理的单元测试：
@Test
public void givenRawPassword_whenEncodedWithArgon2_thenMatchesEncodedPassword() {
String rawPassword = "Tuyucheng";
Argon2PasswordEncoder arg2SpringSecurity = new Argon2PasswordEncoder(16, 32, 1, 60000, 10);
String springBouncyHash = arg2SpringSecurity.encode(rawPassword);
assertTrue(arg2SpringSecurity.matches(rawPassword, springBouncyHash));
}
在上面的示例中，我们声明一个变量来存储原始密码“Tuyucheng”。接下来，我们创建一个带有5个参数的Argon2PasswordEncoder实例。我们将要使用的迭代次数设置为10，并将哈希长度设置为32字节。默认哈希长度为64字节。此外，我们将内存成本设置为60000KB，并行度设置为1个线程，时间成本设置为16次迭代。
最后，我们验证原始密码是否与哈希密码匹配。
4.2 使用Bouncy Castle实现Argon2哈希
与Spring Security Crypto库相比，Bouncy Castle库的实现更加低级。要使用Bouncy Castle库，我们需要将其依赖项添加到pom.xml中：
<dependency>
<groupId>org.bouncycastle</groupId>
<artifactId>bcprov-jdk15on</artifactId>
<version>1.70</version>
</dependency>
让我们看一个使用Bouncy Castle库实现哈希的示例。
首先，让我们创建一个方法来生成随机盐：
private byte[] generateSalt16Byte() {
SecureRandom secureRandom = new SecureRandom();
byte[] salt = new byte[16];
secureRandom.nextBytes(salt);
return salt;
}
在上面的示例代码中，我们创建了一个SecureRandom对象，它是一个提供加密强随机数生成器的类。接下来，我们创建一个大小为16的字节数组来存储16字节的数据。然后，我们调用secureRandom上的nextBytes()方法来生成盐。
最后，让我们对密码“Tuyucheng”进行哈希处理：
@Test
public void givenRawPasswordAndSalt_whenArgon2AlgorithmIsUsed_thenHashIsCorrect() {
byte[] salt = generateSalt16Byte();
String password = "Tuyucheng";
int iterations = 2;
int memLimit = 66536;
int hashLength = 32;
int parallelism = 1;
Argon2Parameters.Builder builder = new Argon2Parameters.Builder(Argon2Parameters.ARGON2_id)
.withVersion(Argon2Parameters.ARGON2_VERSION_13)
.withIterations(iterations)
.withMemoryAsKB(memLimit)
.withParallelism(parallelism)
.withSalt(salt);
Argon2BytesGenerator generate = new Argon2BytesGenerator();
generate.init(builder.build());
byte[] result = new byte[hashLength];
generate.generateBytes(password.getBytes(StandardCharsets.UTF_8), result, 0, result.length);
Argon2BytesGenerator verifier = new Argon2BytesGenerator();
verifier.init(builder.build());
byte[] testHash = new byte[hashLength];
verifier.generateBytes(password.getBytes(StandardCharsets.UTF_8), testHash, 0, testHash.length);
assertTrue(Arrays.equals(result, testHash));
}
在上面的示例中，我们使用generateSalt16Byte()方法创建一个随机的16字节盐。接下来，我们定义算法的基本参数，例如迭代次数、内存限制、哈希长度、并行因子和盐。
然后，我们创建一个Argon2BytesGenerator对象，该对象有助于生成密码哈希。此外，我们定义了一个字节数组来存储生成的哈希结果。
最后，我们创建Argon2BytesGenerator的另一个实例，将结果与测试哈希进行比较。这断言密码哈希是正确的并且可以通过Argon2算法进行验证。
5. 总结
在本文中，我们学习了密码哈希和加盐的基础知识。此外，我们深入研究了Argon2算法，并看到了使用Spring Security Crypto和Bouncy Castle的实现。Spring Security Crypto看起来很简单，因为它抽象了一些过程。
与往常一样，本教程的完整源代码可在GitHub上获得。
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