Java 中的密码哈希处理 | Baeldung中文网

1. 概述

本文将探讨密码哈希的重要性。

我们会快速了解一下什么是哈希、为什么它很重要，以及在 Java 中实现安全与不安全哈希的一些方式。

2. 什么是哈希？

哈希是通过一种称为加密哈希函数的数学函数，从给定的输入（消息）生成一个固定长度的字符串（即哈希值）的过程。

虽然有很多哈希函数，但用于密码哈希的函数必须具备以下四个关键特性，才能被认为是安全的：

✅ 确定性：相同的消息使用相同的哈希函数应始终产生相同的哈希值
✅ 不可逆性：无法从哈希值反推出原始消息
✅ 高熵性：消息的小幅变化会导致哈希值的巨大差异
✅ 抗碰撞性：两个不同消息不应产生相同的哈希值

满足这四点的哈希函数是密码哈希的良好候选者，因为它们极大地增加了从哈希值反推密码的难度。

⚠️ 此外，密码哈希算法还应该是慢的。如果算法执行速度快，会助长暴力破解攻击（brute-force attack），攻击者每秒可以尝试数十亿甚至数万亿次猜测。

目前推荐使用的安全哈希算法包括：PBKDF2、BCrypt 和 SCrypt。不过，在介绍这些之前，我们先来看看一些过时且不再推荐的算法。

3. 不推荐使用：MD5

MD5 是 1992 年开发的消息摘要算法。

Java 提供的 MessageDigest 类可以轻松计算 MD5 值，在某些场景下仍有用武之地。

❌ 但近年来发现，MD5 已经无法满足抗碰撞性要求，生成碰撞变得相对容易。再加上 MD5 是一个快速算法，对暴力破解毫无抵抗力。

因此，MD5 不再推荐用于密码哈希。

4. 不推荐使用：SHA-512

接下来我们看 SHA-512，它是 SHA 家族中的一员，最早可追溯到 1993 年的 SHA-0。

4.1. 为什么是 SHA-512？

随着计算机性能提升和新漏洞被发现，SHA 算法也在不断演进。SHA-512 是第三代算法中密钥最长的一个版本。

尽管现在已有更安全的 SHA 版本，但在 Java 标准库中，SHA-512 是目前支持的最安全版本。

4.2. 在 Java 中实现 SHA-512

在实现 SHA-512 哈希前，我们先理解一下“盐”（salt）的概念。

📌 Salt 是为每个密码随机生成的一段数据，引入 salt 可以提高哈希的熵值，并防止彩虹表攻击。

最终的哈希过程大致如下：

salt <- generate-salt;
hash <- salt + ':' + sha512(salt + password)

4.3. 生成 Salt

我们使用 java.security 包中的 SecureRandom 类来生成 salt：

SecureRandom random = new SecureRandom();
byte[] salt = new byte[16];
random.nextBytes(salt);

接着使用 MessageDigest 配置 SHA-512 并加入 salt：

MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA-512");
md.update(salt);

然后调用 digest 方法生成哈希后的密码：

byte[] hashedPassword = md.digest(passwordToHash.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));

4.4. 为什么不推荐？

虽然加了 salt 后 SHA-512 表现尚可，但相比 PBKDF2、BCrypt 和 SCrypt，它仍然 速度太快，而且缺乏可配置强度的功能。

5. 推荐算法：PBKDF2、BCrypt 和 SCrypt

这三个算法是目前业界推荐的密码哈希方案。

5.1. 为什么推荐？

它们都有两个优点：

✅ 执行速度较慢（防暴力破解）
✅ 支持配置强度参数（应对硬件进步）

这意味着随着计算能力提升，我们只需调整参数即可让算法变慢。

5.2. 实现 PBKDF2

同样需要 salt，这里也使用 SecureRandom：

SecureRandom random = new SecureRandom();
byte[] salt = new byte[16];
random.nextBytes(salt);

然后创建 PBEKeySpec 和 SecretKeyFactory，使用 PBKDF2WithHmacSHA1 算法：

KeySpec spec = new PBEKeySpec(password.toCharArray(), salt, 65536, 128);
SecretKeyFactory factory = SecretKeyFactory.getInstance("PBKDF2WithHmacSHA1");

其中第三个参数 65536 就是迭代次数，越大越慢，安全性越高。

最后生成哈希：

byte[] hash = factory.generateSecret(spec).getEncoded();

5.3. 实现 BCrypt 和 SCrypt

遗憾的是，Java 标准库中并不包含 BCrypt 和 SCrypt 的实现。

不过我们可以借助第三方库，比如 Spring Security。

6. 使用 Spring Security 进行密码哈希

虽然 Java 原生支持 PBKDF2 和 SHA，但 BCrypt 和 SCrypt 需要额外依赖。

幸运的是，Spring Security 内置了这些算法的支持，通过 PasswordEncoder 接口统一管理：

Pbkdf2PasswordEncoder：用于 PBKDF2
BCryptPasswordEncoder：用于 BCrypt
SCryptPasswordEncoder：用于 SCrypt

这些编码器都支持配置哈希强度，而且 内部自动生成并管理 salt，无需手动处理。

你可以在非 Spring Security 项目中直接使用这些类；如果使用了 Spring Security，则可以通过 DSL 或依赖注入进行配置。

7. 总结

本文深入讲解了密码哈希的核心概念及其实现方式。

我们回顾了一些历史算法（如 MD5、SHA-512）为何不再适用，并介绍了当前推荐的安全算法（PBKDF2、BCrypt、SCrypt）。

最后，我们演示了如何借助 Spring Security 快速集成这些算法。

一如既往，代码示例可在 GitHub 上获取。

Persistence

REST

Security