对于Web应用程序,安全登录是很重要的。但是目前大多数 Web 系统在发送登录密码时是发送的明文,很容易被入侵者监听到密码。如果在登录系统中加入安全登录机制,则可以在Web 服务器上实现安全登录。

要实现安全登录,可以采用下面三种方法,一种基于非对称加密算法,一种基于对称加密算法,最后一种基于散列算法。

非对称加密算法中,目前最常用的是 RSA 算法和 ECC算法。要采用非对称加密算法实现安全登录的话,首先需要在客户端向服务器端请求登录页面时,服务器生成公钥和私钥,然后将公钥随登录页面一起传递给客户端浏览器,当用户输入完用户名密码点击登录时,登录页面中的 JavaScript 调用非对称加密算法对用户名和密码用用公钥进行加密。然后再提交到服务器端,服务器端利用私钥进行解密,再跟数据库中的用户名密码进行比较,如果一致,则登录成功,否则登录失败。

看上去很简单,但是,目前 RSA 算法中,1024-2048 位的密钥被认为是安全的。如果密钥长度小于这个长度,则认为可以被破解。但这样的长度超过了程序设计语言本身所允许的数字运算范围,需要通过模拟来实现大数运算。而在 Web 系统的客户端,如果通过 JavaScript 来模拟大数运行的话,效率将会是很低的,因此要在客户端采用这样的密钥来加密数据的话,许多浏览器会发出执行时间过长,停止运行的警告。ECC 算法的密钥长度要求比 RSA 算法要低一些,ECC 算法中 160 位的密钥长度被认为与 RSA 算法中 1024 位的密钥长度的安全性是等价的。虽然要涉及的模拟大数运算,但 ECC 算法的密钥长度的运算量还算是可以接受的,但是 ECC 算法比 RSA 算法要复杂的多,因此实现起来也很困难。

浅析加密算法在Web安全登录认证中的应用

对称加密算法比非对称加密算法要快得多,但是对称加密算法需要数据发送方和接受方共用一个密钥,密钥是不能通过不安全的网络直接传递的,否则密钥和加密以后的数据如果同时监听到的话,入侵者就可以直接利用监听到的密钥来对加密后的信息进行解密了。

如果我们采用散列算法对登录密码进行处理的话,可以避免被直接解密出原文,但是如果直接采用 MD5 或者 SHA1 来对登录密码进行处理后提交的话,一旦入侵者监听到散列后的密码,则不需要解密出原文,直接将监听到的数据提交给服务器,就可以实现入侵的目的了。而且,目前 MD5 算法已被破解,SHA1 算法则被证明从理论上可破解,就算采用离线碰撞,也可以找出与原密码等价的密码来。所以直接采用 MD5 或者 SHA1 来对密码进行散列处理也是不可行的。

但是如果在散列算法中加入了密钥呢?。hmac 算法正好作了这样的事情,我们来看看如何用 hmac 算法实现安全登录。首先在客户端向服务器端请求登录页面时,服务器端生成一个随机字符串,连同登录页面一同发送给客户端浏览器,当用户输入完用户名密码后,将密码采用 MD5 或者 SHA1 来生成散列值作为密钥,服务器端发送来的随机字符串作为消息数据,进行 hmac 运算。然后将结果提交给服务器。服务器端接收到客户端提交的数据后,将保存在服务器端的随机字符串和用户密码进行相同的运算,然后进行比较,如果结果一致,则认为登录成功,否则登录失败。

客户端每次请求时服务器端发送的随机字符串都是不同的,因此即使入侵者监听到了这个随机字符串和加密后的提交的数据,它也无法再次提交相同的数据通过验证。而且通过监听到的数据也无法计算出密钥,所以也就无法伪造登录信息了。