Spring Boot 实现密码安全存储的5种方式

风象南2025-03-30 12:25

文章首发公众号【风象南】

项目开发中，密码安全存储是非常关键的一环。作为开发者，我们需要确保用户的密码在存储时被安全地加密，避免因数据泄露而造成严重后果。

为什么不能明文存储密码？

首先，我们需要明确一点：密码永远不能以明文形式存储在数据库中。

原因如下：

  1. 数据泄露风险：如果数据库被攻击，所有用户的密码将直接暴露。
  2. 用户隐私保护：许多用户可能在多个平台使用相同的密码，明文存储会增加其他账户被攻破的风险。
  3. 法律与合规要求：许多安全标准（如 GDPR、OWASP 等）都明确禁止明文存储密码。

因此，密码在存储前必须进行加密或哈希处理，在 Spring Boot 中，以下是几种常见的密码安全存储方式。

1. 使用 BCrypt 进行哈希

什么是 BCrypt？

BCrypt 是一种基于 Blowfish 加密算法的哈希函数，专为密码存储设计，具有以下特点：

  • 内置加盐机制，避免彩虹表攻击。
  • 支持设置计算复杂度，可增强哈希强度。
  • 哈希结果固定为 60 个字符，方便存储。

如何使用

  1. 引入依赖 ：如果未使用 Spring Security，需要单独引入 spring-security-crypto
xml 复制代码 
<dependency>
    <groupId>org.springframework.security</groupId>
    <artifactId>spring-security-crypto</artifactId>
</dependency>
  1. 密码加密与验证 ：使用 BCryptPasswordEncoder 对密码进行加密与验证：
typescript 复制代码 
import org.springframework.security.crypto.bcrypt.BCryptPasswordEncoder;

public class PasswordUtils {
    private static final BCryptPasswordEncoder encoder = new BCryptPasswordEncoder();

    // 加密密码
    public static String encode(String rawPassword) {
        return encoder.encode(rawPassword);
    }

    // 验证密码
    public static boolean matches(String rawPassword, String encodedPassword) {
        return encoder.matches(rawPassword, encodedPassword);
    }
}
  1. 使用示例
ini 复制代码 
public static void main(String[] args) {
    String rawPassword = "mypassword";
    String encodedPassword = PasswordUtils.encode(rawPassword);

    System.out.println("加密后的密码：" + encodedPassword);

    boolean isMatch = PasswordUtils.matches(rawPassword, encodedPassword);
    System.out.println("密码匹配结果：" + isMatch);
}

优缺点

  • 优点

    • 安全性高，内置加盐机制。
    • 使用简单，Spring Security 原生支持。

  • 缺点

    • 相较于其他哈希算法，性能略低。

2. 使用 PBKDF2 进行哈希

什么是 PBKDF2？

PBKDF2（Password-Based Key Derivation Function 2）是一种基于密码的密钥派生函数，支持多次迭代计算，进一步增强安全性。

如何使用

  1. 引入依赖 ：如果未使用 Spring Security，需要单独引入 spring-security-crypto
xml 复制代码 
<dependency>
    <groupId>org.springframework.security</groupId>
    <artifactId>spring-security-crypto</artifactId>
</dependency>
  1. 实现密码加密与验证：
typescript 复制代码 
import org.springframework.security.crypto.password.Pbkdf2PasswordEncoder;

public class PasswordUtils {
    private static final Pbkdf2PasswordEncoder encoder = new Pbkdf2PasswordEncoder();

    // 加密密码
    public static String encode(String rawPassword) {
        return encoder.encode(rawPassword);
    }

    // 验证密码
    public static boolean matches(String rawPassword, String encodedPassword) {
        return encoder.matches(rawPassword, encodedPassword);
    }
}
  1. 使用示例：
ini 复制代码 
public static void main(String[] args) {
    String rawPassword = "mypassword";
    String encodedPassword = PasswordUtils.encode(rawPassword);

    System.out.println("加密后的密码：" + encodedPassword);

    boolean isMatch = PasswordUtils.matches(rawPassword, encodedPassword);
    System.out.println("密码匹配结果：" + isMatch);
}

优缺点

  • 优点

    • 安全性高，可调节迭代次数。
    • 广泛支持，兼容性好。

  • 缺点

    • 相较 BCrypt，使用稍显复杂。

3. 使用 Argon2 进行哈希

什么是 Argon2？

Argon2 是一种密码哈希算法，2015 年获得密码哈希竞赛（Password Hashing Competition）冠军。它目前被认为是最安全的密码哈希算法之一。

如何使用

  1. 引入依赖 ：如果未使用 Spring Security，需要引入 spring-security-crypto：
xml 复制代码 
<dependency>
    <groupId>org.springframework.security</groupId>
    <artifactId>spring-security-crypto</artifactId>
</dependency>
  1. 实现密码加密与验证
typescript 复制代码 
import org.springframework.security.crypto.argon2.Argon2PasswordEncoder;

public class PasswordUtils {
    private static final Argon2PasswordEncoder encoder = new Argon2PasswordEncoder();

    // 加密密码
    public static String encode(String rawPassword) {
        return encoder.encode(rawPassword);
    }

    // 验证密码
    public static boolean matches(String rawPassword, String encodedPassword) {
        return encoder.matches(rawPassword, encodedPassword);
    }
}
  1. 使用示例
ini 复制代码 
public static void main(String[] args) {
    String rawPassword = "mypassword";
    String encodedPassword = PasswordUtils.encode(rawPassword);

    System.out.println("加密后的密码：" + encodedPassword);

    boolean isMatch = PasswordUtils.matches(rawPassword, encodedPassword);
    System.out.println("密码匹配结果：" + isMatch);
}

优缺点

  • 优点
    • 安全性极高，专为现代硬件设计。
    • 防御 GPU 加速的暴力破解。
  • 缺点
    • 算法较新，部分老旧系统可能不支持。

4. SCrypt

什么是 SCrypt？

SCrypt 是一种基于密码的密钥派生函数，尤其适用于限制硬件加速的攻击（如 GPU 加速的暴力破解）。它通过增加内存使用量，显著提高了破解成本。

SCrypt 的特点

  • 高安全性：通过增加内存占用，防止大规模硬件加速的攻击。
  • 参数可调：可以调整计算强度和内存使用量，适应不同的性能需求。

如何使用

Spring Security 提供了对 SCrypt 的支持，可以直接使用 SCryptPasswordEncoder。

  1. 实现代码
typescript 复制代码 
import org.springframework.security.crypto.scrypt.SCryptPasswordEncoder;

public class PasswordUtils {
    private static final SCryptPasswordEncoder encoder = new SCryptPasswordEncoder();

    // 加密密码
    public static String encode(String rawPassword) {
        return encoder.encode(rawPassword);
    }

    // 验证密码
    public static boolean matches(String rawPassword, String encodedPassword) {
        return encoder.matches(rawPassword, encodedPassword);
    }
}
  1. 使用示例
ini 复制代码 
public static void main(String[] args) {
    String rawPassword = "mypassword";
    String encodedPassword = PasswordUtils.encode(rawPassword);

    System.out.println("加密后的密码：" + encodedPassword);

    boolean isMatch = PasswordUtils.matches(rawPassword, encodedPassword);
    System.out.println("密码匹配结果：" + isMatch);
}

优缺点

  • 优点：

    • 抗 GPU 攻击能力强。
    • 参数可调，灵活性高。

  • 缺点

    • 性能较低，适合对安全性要求较高的场景。

5. SHA-256 + Salt

什么是 SHA-256？

SHA-256 是一种广泛使用的哈希算法，属于 SHA-2 家族。它生成固定长度的 256 位哈希值，计算速度快且实现简单。单独使用 SHA-256 不安全 ，因为它无法抵抗彩虹表攻击。因此，通常需要搭配 Salt（随机盐值） 使用。

实现原理

  • 加盐：为每个密码生成一个随机盐值，增加哈希结果的随机性。
  • 迭代：多次循环计算，增加破解难度。

如何使用

需要手动实现加盐和迭代逻辑，可以使用 Java 的 MessageDigest 类。

  1. 实现代码
java 复制代码 
import java.security.MessageDigest;
import java.security.SecureRandom;
import java.util.Base64;

public class PasswordUtils {

    // 生成随机盐值
    public static String generateSalt() {
        byte[] salt = new byte[16];
        new SecureRandom().nextBytes(salt);
        return Base64.getEncoder().encodeToString(salt);
    }

    // 使用 SHA-256 进行加密
    public static String hashPassword(String password, String salt) {
        try {
            MessageDigest digest = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
            String saltedPassword = salt + password;
            byte[] hash = digest.digest(saltedPassword.getBytes());
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {  // 多次迭代
                hash = digest.digest(hash);
            }
            return Base64.getEncoder().encodeToString(hash);
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException("加密失败", e);
        }
    }

    // 验证密码
    public static boolean matches(String rawPassword, String salt, String hashedPassword) {
        return hashPassword(rawPassword, salt).equals(hashedPassword);
    }
}
  1. 使用示例
ini 复制代码 
public static void main(String[] args) {
    String rawPassword = "mypassword";
    String salt = PasswordUtils.generateSalt();
    String hashedPassword = PasswordUtils.hashPassword(rawPassword, salt);

    System.out.println("随机盐值：" + salt);
    System.out.println("加密后的密码：" + hashedPassword);

    boolean isMatch = PasswordUtils.matches(rawPassword, salt, hashedPassword);
    System.out.println("密码匹配结果：" + isMatch);
}

优缺点

  • 优点

    • 实现简单，速度快。
    • 可用于与旧系统兼容的场景。

  • 缺点

    • 安全性相对较低，需谨慎处理盐值。

总结

加密方式 安全性 性能 适用场景
BCrypt 高 中等 通用场景，兼容性好
PBKDF2 高 中等 高强度密码存储
Argon2 极高 较低 对安全性要求极高的场景
SCrypt 极高 较低 防硬件加速攻击的场景
SHA-256 + Salt 中等 高 安全性不敏感的项目，如内部项目

推荐选择

  1. 通用场景 ：推荐使用 BCrypt，它在性能和安全性之间达到了良好平衡。
  2. 高安全性需求 ：建议使用 Argon2 或 SCrypt。
  3. 安全性不敏感的系统 ：可以考虑 SHA-256 + Salt。
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