安全保证：Linux 密码哈希算法-猿码集

1. 简介

Linux 是一个流行的开源操作系统，广泛应用于服务器和嵌入式设备中。在 Linux 中，密码哈希算法被用于保护用户的密码安全。密码哈希算法是一种将密码转换为不可逆字符串的方法，以防止密码泄露时泄露用户的真实密码。本文将介绍 Linux 中常用的密码哈希算法，并探讨它们是如何确保密码的安全性。

2. 常见的密码哈希算法

2.1 MD5

MD5 是一种广泛使用的密码哈希算法。它将任意长度的密码转换为一个128位的哈希值，通常表示为32个十六进制数字。MD5 算法的一个重要特点是它是不可逆的，这意味着无法从哈希值还原出原始密码。


#include <openssl/md5.h>
...
unsigned char digest[MD5_DIGEST_LENGTH];
char password[] = "mypassword";
MD5((unsigned char*)&password, strlen(password), digest);

MD5 算法的缺点是它的安全性较低。由于它的设计目标是快速计算，因此容易受到碰撞攻击 (collision attack) 的影响。碰撞攻击是指找出两个不同的输入，使得它们的 MD5 哈希值相同。

2.2 SHA-1

SHA-1 是另一种较为常见的密码哈希算法，它将任意长度的密码转换为一个160位的哈希值。SHA-1 算法也是不可逆的，且相较于 MD5 算法更加安全。


#include <openssl/sha.h>
...
unsigned char digest[SHA_DIGEST_LENGTH];
char password[] = "mypassword";
SHA1((unsigned char*)&password, strlen(password), digest);

然而，由于 SHA-1 算法的设计也存在缺陷，它的安全性逐渐被破解。目前已经有研究人员展示了如何通过碰撞攻击来生成相同的 SHA-1 哈希。

2.3 bcrypt

为了提高密码哈希算法的安全性，出现了一种更先进的算法 bcrypt。bcrypt 是一种基于 Blowfish 密码算法的哈希算法，它将密码的安全性与计算复杂度相结合。


#include <bcrypt.h>
...
char password[] = "mypassword";
char salt[] = "$2a$10$abcdefghijklmnopqrstuv";
char hash[BCRYPT_HASHSIZE];
bcrypt_hashpw(password, salt, hash);

bcrypt 通过引入一个随机的 salt 值，并经过多次的迭代计算，大大增加了破译密码的难度。这使得暴力破解攻击变得更加困难，因为需要计算大量的哈希值。

2.4 Argon2

Argon2 是一种最新的密码哈希算法，它是为了抵抗各种类型的攻击而设计的。Argon2 将密码转换为不可逆的哈希值，同时引入了内存和时间成本，以增加破解密码的难度。


#include <argon2.h>
...
char password[] = "mypassword";
char salt[] = "somesalt";
char hash[ARGON2_OUT_LEN];
argon2_hash(2, 65536, 1, password, strlen(password), salt, strlen(salt), hash, sizeof(hash));

Argon2 算法通过调整迭代次数、内存和并行度等参数来平衡安全性和性能。这使得它适用于各种计算资源情况下的密码存储安全。

3. Linux 中的密码哈希

3.1 /etc/shadow 文件

在 Linux 中，密码哈希值通常存储在 /etc/shadow 文件中。该文件只有 root 用户可读，其他用户无法直接访问。

$ sudo cat /etc/shadow root:$6$abcdefghi...... user:$6$ijklmnopqr......

每行记录包含用户名和对应的密码哈希值。哈希值前面的 $6$ 表示使用的密码哈希算法是 SHA-512。

3.2 密码哈希的比较

在验证用户密码时，Linux 需要将输入的密码进行哈希计算，并与 /etc/shadow 文件中的哈希值进行比较。如果两个值相同，表示密码输入正确。


#include <unistd.h>
...
char password[] = "mypassword";
char hash[] = "$6$abcdefghi......";
if (strcmp(crypt(password, hash), hash) == 0) {
    printf("Password correct!");
}

Linux 使用 crypt 函数将输入密码进行哈希计算，然后与哈希值进行比较。这样即使 /etc/shadow 文件被泄露，也无法得到用户的真实密码。

4. 选择合适的密码哈希算法

在选择密码哈希算法时，需要综合考虑安全性和性能。对于一般的应用程序和小型系统，MD5 和 SHA-1 可能已经足够安全。但对于更重要的系统和数据，应该考虑使用更安全的算法，如 bcrypt 或 Argon2。

此外，还应该考虑密码哈希算法的可维护性和升级性。随着密码哈希算法的安全性被破解或不再足够安全，及时升级算法是保持系统安全的重要一环。

5. 结论

Linux 中的密码哈希算法是保护用户密码安全的重要手段。本文介绍了常见的密码哈希算法，包括 MD5、SHA-1、bcrypt 和 Argon2，并探讨了它们的安全性和使用方法。选择合适的密码哈希算法是确保用户密码安全的重要一环。

通过合理选择密码哈希算法，并采取适当的安全措施，可以提高系统的安全性，减少密码被破解的可能性。不仅仅是在 Linux 中，密码哈希算法的选择也是软件安全设计中的重要一环。

安全保证：Linux 密码哈希算法