浅谈Bcrypt – 源码巴士

bcrypt，是一个跨平台的文件加密工具。由它加密的文件可在所有支持的操作系统和处理器上进行转移。它的口令必须是8至56个字符，并将在内部被转化为448位的密钥；bcrypt 使用的是布鲁斯·施内尔在1993年发布的 Blowfish 加密算法。具体来说，bcrypt 使用保罗·柯切尔的算法实现。随 bcrypt 一起发布的源代码对原始版本作了略微改动。

在Spring Secutity框架中会使用bcrypt算法对用户输入的密码进行加密，然后对比；由BCryptPasswordEncoder提供了相关的方法；

bcrypt有两个特点：1.每一次Hash出来的值不一样 2.计算非常缓慢

import org.mindrot.jbcrypt.BCrypt;


String pw = "abc123456";
String hashpw = BCrypt.hashpw(pw, BCrypt.gensalt());
System.out.println("第一："+hashpw);
String hashpw1 = BCrypt.hashpw(pw, BCrypt.gensalt());
System.out.println("第二: "+hashpw1);
String hashpw2 = BCrypt.hashpw(pw, BCrypt.gensalt());
System.out.println("第三："+hashpw2);


输出：
第一：$2a$10$8fVlbQI/sEueD58hWyATxOQEn8XUCXiU/gU6hFQMLoTsRNOpLInGC
第二: $2a$10$aCf7FxEvIkKm7UebXHHfqu9hBq5qrzMliBZy.uJWRcY1P1EDX6bse
第三：$2a$10$02UwB4ODFQLfwNbQtB3Fs.NecXUy4ssiUYKZzeP7ftW4tdn5FO4nK

看源码前先去看一下gensalt的底层实现：：

 public static String gensalt(int log_rounds, SecureRandom random) {
        StringBuffer rs = new StringBuffer();
        byte[] rnd = new byte[16];
        random.nextBytes(rnd);
        rs.append("$2a$");
        if (log_rounds < 10) {
            rs.append("0");
        }

        if (log_rounds > 30) {
            throw new IllegalArgumentException("log_rounds exceeds maximum (30)");
        } else {
            rs.append(Integer.toString(log_rounds));
            rs.append("$");
            rs.append(encode_base64(rnd, rnd.length));
            return rs.toString();
        }
    }

这个底层组成三个部分，第一个固定($2a$)，第二个其实也是固定的值为10，第三个使用了base64对刚才随机拿到的byte数组遍历进行转码，再来看看这个encode_base64方法：

 private static String encode_base64(byte[] d, int len) throws IllegalArgumentException {
        int off = 0;
        StringBuffer rs = new StringBuffer();
        if (len > 0 && len <= d.length) {
            while(off < len) {
                int c1 = d[off++] & 255;
                rs.append(base64_code[c1 >> 2 & 63]);
                c1 = (c1 & 3) << 4;
                if (off >= len) {
                    rs.append(base64_code[c1 & 63]);
                    break;
                }

                int c2 = d[off++] & 255;
                c1 |= c2 >> 4 & 15;
                rs.append(base64_code[c1 & 63]);
                c1 = (c2 & 15) << 2;
                if (off >= len) {
                    rs.append(base64_code[c1 & 63]);
                    break;
                }

                c2 = d[off++] & 255;
                c1 |= c2 >> 6 & 3;
                rs.append(base64_code[c1 & 63]);
                rs.append(base64_code[c2 & 63]);
            }

            return rs.toString();
        } else {
            throw new IllegalArgumentException("Invalid len");
        }
    }

这里出现了&，&即是运算符也是逻辑运算符，&的两侧可以是int也可以是boolean表达式，当&两侧是int时，先要把运算符两侧的数字转为二进制在进行运算；这里遍历第一个byte然后和固定的255进行运算，然后出现>>符号，相当于num/2n，算数右移，（这里的<<和>>自行百度，不做过多的阐述）在和固定的63进行运算，得出的数对应base64_code中的char字符，添加进StringBuffer中，然后再次进入运算c1，其目的是判断当前数组是否结束，然后再拿下一个索引的值进行相关的计算，并添加进StringBuffer中，每次循环完索引数组，off++，第一遍循环完off是等于3的，而添加进StringBuffer中是四次，注意末尾端的c1和c2添加；

private static final char[] base64_code = new char[]{'.', '/', 'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G', 'H', 'I', 'J', 'K', 'L', 'M', 'N', 'O', 'P', 'Q', 'R', 'S', 'T', 'U', 'V', 'W', 'X', 'Y', 'Z', 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h', 'i', 'j', 'k', 'l', 'm', 'n', 'o', 'p', 'q', 'r', 's', 't', 'u', 'v', 'w', 'x', 'y', 'z', '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9'};

继续往下走看一下hashpw的底层实现：

 public static String hashpw(String password, String salt) {
        char minor = 0;
        int off = false;
        StringBuffer rs = new StringBuffer();
        if (salt.charAt(0) == '$' && salt.charAt(1) == '2') {
            byte off;
            if (salt.charAt(2) == '$') {
                off = 3;
            } else {
                minor = salt.charAt(2);
                if (minor != 'a' || salt.charAt(3) != '$') {
                    throw new IllegalArgumentException("Invalid salt revision");
                }

                off = 4;
            }

            if (salt.charAt(off + 2) > '$') {
                throw new IllegalArgumentException("Missing salt rounds");
            } else {
                int rounds = Integer.parseInt(salt.substring(off, off + 2));
                String real_salt = salt.substring(off + 3, off + 25);

                byte[] passwordb;
                try {
                    passwordb = (password + (minor >= 'a' ? "\u0000" : "")).getBytes("UTF-8");
                } catch (UnsupportedEncodingException var12) {
                    throw new AssertionError("UTF-8 is not supported");
                }

                byte[] saltb = decode_base64(real_salt, 16);
                BCrypt B = new BCrypt();
                byte[] hashed = B.crypt_raw(passwordb, saltb, rounds, (int[])((int[])bf_crypt_ciphertext.clone()));
                rs.append("$2");
                if (minor >= 'a') {
                    rs.append(minor);
                }

                rs.append("$");
                if (rounds < 10) {
                    rs.append("0");
                }

                if (rounds > 30) {
                    throw new IllegalArgumentException("rounds exceeds maximum (30)");
                } else {
                    rs.append(Integer.toString(rounds));
                    rs.append("$");
                    rs.append(encode_base64(saltb, saltb.length));
                    rs.append(encode_base64(hashed, bf_crypt_ciphertext.length * 4 - 1));
                    return rs.toString();
                }
            }
        } else {
            throw new IllegalArgumentException("Invalid salt version");
        }
    }

 private static final int[] bf_crypt_ciphertext = new int[]{1332899944, 1700884034, 1701343084, 1684370003, 1668446532, 1869963892};

进入会先判断相对应的salt是否符合，不符合报错，然后在进行判断salt的第二位，拿到第二位，赋值给上面的minor，并且判断是否符合，如果不符合报错，符合对off赋值为4，然后用off的值进行相加判断该位，不符合报错，符合的话进行位置的提取，分盐轮和真盐。然后将密码字节化，组成新的passwordb，然后将刚才的passwordb和拿到的盐的16个byte数组等进入crypt_raw（）这个方法内；

public byte[] crypt_raw(byte[] password, byte[] salt, int log_rounds, int[] cdata) {
        int clen = cdata.length;
        if (log_rounds >= 4 && log_rounds <= 30) {
            int rounds = 1 << log_rounds;
            if (salt.length != 16) {
                throw new IllegalArgumentException("Bad salt length");
            } else {
                this.init_key();
                this.ekskey(salt, password);

                int i;
                for(i = 0; i != rounds; ++i) {
                    this.key(password);
                    this.key(salt);
                }

                int j;
                for(i = 0; i < 64; ++i) {
                    for(j = 0; j < clen >> 1; ++j) {
                        this.encipher(cdata, j << 1);
                    }
                }

                byte[] ret = new byte[clen * 4];
                i = 0;

                for(j = 0; i < clen; ++i) {
                    ret[j++] = (byte)(cdata[i] >> 24 & 255);
                    ret[j++] = (byte)(cdata[i] >> 16 & 255);
                    ret[j++] = (byte)(cdata[i] >> 8 & 255);
                    ret[j++] = (byte)(cdata[i] & 255);
                }

                return ret;
            }
        } else {
            throw new IllegalArgumentException("Bad number of rounds");
        }
    }

这个过程比较繁琐，一些具体的循环运算，不做过多阐述，最终返回这个ret；再最后把这个返回的字节数组通过encode_base64这个方法得出后的结果存入StringBuffer中返回给用户；

即使黑客得到了bcrypt密码，他也无法转换明文，因为bcrypt是单向hash算法；
有文章指出bcrypt一个密码出来的时间比较长，需要0.3秒，而MD5只需要一微秒（百万分之一秒），一个40秒可以穷举得到明文的MD5，在bcrypt需要12年，时间成本太高。

在下次校验时，从myHash中取出salt，salt跟password进行hash；得到的结果跟保存在DB中的hash进行比对，如Spring Security框架中实现的Bcrypt密码验证Bcrypet。checkpw(candidatePassword,dpPassword);

总体来说，以上分析很拉垮，所以没有以下；

原文链接：https://blog.csdn.net/qq_42990433/article/details/121552632