Nodejs進階：MD5入門介紹及crypto子產品的應用

md5（message-digest algorithm）是計算機安全領域廣泛使用的散列函數（又稱雜湊演算法、摘要算法），主要用來確定消息的完整和一緻性。常見的應用場景有密碼保護、下載下傳檔案校驗等。

本文先對md5的特點與應用進行簡要概述，接着重點介紹md5在密碼保護場景下的應用，最後通過例子對md5碰撞進行簡單介紹。

運算速度快：對<code>jquery.js</code>求md5值，57254個字元，耗時1.907ms

輸出長度固定：輸入長度不固定，輸出長度固定（128位）。

運算不可逆：已知運算結果的情況下，無法通過通過逆運算得到原始字元串。

高度離散：輸入的微小變化，可導緻運算結果差異巨大。

弱碰撞性：不同輸入的散列值可能相同。

檔案完整性校驗：比如從網上下載下傳一個軟體，一般網站都會将軟體的md5值附在網頁上，使用者下載下傳完軟體後，可對下載下傳到本地的軟體進行md5運算，然後跟網站上的md5值進行對比，確定下載下傳的軟體是完整的（或正确的）

密碼保護：将md5後的密碼儲存到資料庫，而不是儲存明文密碼，避免拖庫等事件發生後，明文密碼外洩。

防篡改：比如數字證書的防篡改，就用到了摘要算法。（當然還要結合數字簽名等手段）

在nodejs中，<code>crypto</code>子產品封裝了一系列密碼學相關的功能，包括摘要運算。基礎例子如下，非常簡單：

前面提到，将明文密碼儲存到資料庫是很不安全的，最不濟也要進行md5後進行儲存。比如使用者密碼是<code>123456</code>，md5運作後，得到<code>輸出：e10adc3949ba59abbe56e057f20f883e</code>。

這樣至少有兩個好處：

防内部攻擊：網站主人也不知道使用者的明文密碼，避免網站主人拿着使用者明文密碼幹壞事。

防外部攻擊：如網站被黑客入侵，黑客也隻能拿到md5後的密碼，而不是使用者的明文密碼。

示例代碼如下：

前面提到，通過對使用者密碼進行md5運算來提高安全性。但實際上，這樣的安全性是很差的，為什麼呢？

稍微修改下上面的例子，可能你就明白了。相同的明文密碼，md5值也是相同的。

也就是說，當攻擊者知道算法是md5，且資料庫裡存儲的密碼值為<code>e10adc3949ba59abbe56e057f20f883e</code>時，理論上可以可以猜到，使用者的明文密碼就是<code>123456</code>。

事實上，彩虹表就是這麼進行暴力破解的：事先将常見明文密碼的md5值運算好存起來，然後跟網站資料庫裡存儲的密碼進行比對，就能夠快速找到使用者的明文密碼。（這裡不探究具體細節）

那麼，有什麼辦法可以進一步提升安全性呢？答案是：密碼加鹽。

“加鹽”這個詞看上去很玄乎，其實原理很簡單，就是在密碼特定位置插入特定字元串後，再對修改後的字元串進行md5運算。

例子如下。同樣的密碼，當“鹽”值不一樣時，md5值的差異非常大。通過密碼加鹽，可以防止最初級的暴力破解，如果攻擊者事先不知道”鹽“值，破解的難度就會非常大。

通過密碼加鹽，密碼的安全性已經提高了不少。但其實上面的例子存在不少問題。

假設字元串拼接算法、鹽值已外洩，上面的代碼至少存在下面問題：

短鹽值：需要窮舉的可能性較少，容易暴力破解，一般采用長鹽值來解決。

鹽值固定：類似的，攻擊者隻需要把常用密碼+鹽值的hash值表算出來，就完事大吉了。

短鹽值自不必說，應該避免。對于為什麼不應該使用固定鹽值，這裡需要多解釋一下。很多時候，我們的鹽值是寫死到我們的代碼裡的（比如配置檔案），一旦壞人通過某種手段獲知了鹽值，那麼，隻需要針對這串固定的鹽值進行暴力窮舉就行了。

比如上面的代碼，當你知道鹽值是<code>abc</code>時，立刻就能猜到<code>51011af1892f59e74baf61f3d4389092</code>對應的明文密碼是<code>123456</code>。

那麼，該怎麼優化呢？答案是：随機鹽值。

示例代碼如下。可以看到，密碼同樣是123456，由于采用了随機鹽值，前後運算得出的結果是不同的。這樣帶來的好處是，多個使用者，同樣的密碼，攻擊者需要進行多次運算才能夠完全破解。同樣是純數字3位短鹽值，随機鹽值破解所需的運算量，是固定鹽值的1000倍。

簡單的說，就是兩段不同的字元串，經過md5運算後，得出相同的結果。

如有錯漏，敬請指出，歡迎多交流 :)

md5碰撞的一些例子

<a href="http://www.jianshu.com/p/c9089fd5b1ba">http://www.jianshu.com/p/c9089fd5b1ba</a>

md5 collision demo

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