【最佳实践系列】PHP 开发者如何做好密码保护 & Laravel 底层密码存储和验证实现

随着在线攻击的增多，密码安全越来越重要。作为开发者我们要担负起安全管理、计算哈希和存储用户密码的责任，不管应用是简单的游戏还是绝密商业文件的仓库，都要做到这一点。php内置了一些工具，让保护密码变得更加容易，本节我们就来讨论如何根据现代的安全措施来使用这些工具。

1、密码保护三原则

绝对不能知道用户的密码

我们绝对不能知道用户的密码，也不能有获取用户密码的方式，如果应用的数据库被黑，你肯定不希望数据库中有纯文本或能解密的密码。任何时候，知道的越少越安全。

绝对不要约束用户的密码

如果要求密码符合特定的模式，其实是为不怀好意的人提供了攻击应用的途径，如果必须约束密码，我建议只限制最小长度，把常用的密码或基于字典创建的密码加入黑名单也是好主意。

绝对不能通过电子邮件发送用户密码

如果你通过电子邮件给用户发送密码，用户会知道三件事：你知道他的密码，你使用纯文本或能解密的方式存储了他的密码，你没有对通过互联网发送纯文本的密码感到不安。

我们应该在电子邮件中发送用于设置或修改密码的URL，Web应用通常会生成一个唯一的令牌，这个令牌只在设定或修改密码时使用一次（比如修改密码），通常我们把这个令牌作为设置或修改密码URL的一个参数，当用户访问这个URL时，应用会验证令牌是否有效，如果有效则继续操作，操作完成后，令牌失效，不能重复使用。

2、密码存储算法

关于密码存储的最佳实践是计算密码的哈希值，而不是加密用户的密码。加密和哈希不是一回事，加密事双向算法，加密的数据可以解密，而哈希是单向算法，哈希后的数据不能再还原成原始值，而且相同的数据得到的哈希值始终相同。

在数据库中存储用户的密码，要先计算密码的哈希值，然后在数据库中存储密码的哈希值，如果黑客攻入数据库，只能看到无意义的密码哈希值，需要花费大量的时间和NSA资源才能破解。

哈希算法有很多种（如md5、SHA1、bcrypt和scrypt），有些算法速度很快，用于验证数据完整性；有些算法的速度则很慢，旨在提高安全性。生成密码和存储密码时要使用速度慢、安全性高的算法。

目前，最安全的算法当属bcrypt，与md5和SHA1不同，bcrypt故意设计得很慢，bcrypt会自动加盐（salt），防止潜在的彩虹表攻击，bcrypt算法会花费大量时间反复处理数据，生成特别安全的哈希值。在这个过程中，处理数据的次数叫工作因子，工作因子的值越高，破解密码所需的时间越长，安全性越好。bcrypt算法永不过时，如果计算机运算速度变快了，我们只需提高工作因子的值。

3、密码哈希API

通过前面的介绍，我们知道在处理用户的密码时要考虑很多东西，好在PHP 5.5.0原生的哈希API（ http://php.net/manual/zh/book.password.php ）提供了很多易于使用的函数，大大简化了计算密码哈希值和验证密码的操作，而且，这个密码哈希API默认使用bcrpt算法。

开发Web应用时，有两个地方会用到密码哈希API：注册用户和用户登录，下面我们以Laravel提供的用户注册和登录为例，看看PHP密码哈希API时如何简化这两个操作的。

注：Laraval框架内置的用户注册和登录功能正是使用了PHP哈希API实现密码的存储和验证。

注册用户

用户注册在 AuthController 中完成，新用户的创建在该控制器的 create 方法中实现：

可以看到这里使用了Laravel提供的辅助函数 bcrypt 对用户提交的密码进行哈希并保存到数据库。 bcrypt 函数定义如下：

这里我们可以看出实际上是调用了别名为 hash 的服务提供者实例上的 make 方法实现哈希密码，进入 HashServiceProvider ，在 register 方法中我们可以看到 hash 对应的类为 BcryptHasher ，在该类中我们找到了 make 方法：

这里的核心是调用了PHP提供的 password_hash 函数，该函数接收三个参数，第一个是用户输入的密码值，第二个参数是使用的哈希算法（更多算法查看： http://php.net/manual/zh/password.constants.php ），第三个参数可选，包括 salt 和 cost 两个选项，分别表示干扰字符串（加盐）和前面提到的工作因子，工作因子可以随着硬件性能的提升而提升，不传的话使用随机加盐和默认工作因子（计算哈希值一般需要0.1～0.5s）。如果计算失败，抛出异常。

用户登录

在Larval中以在 auth.php 中使用session作为guards、eloquent作为providers实现用户登录认证为例（实际上默认设置就是这样），登录验证最终会走到 EloquentUserProvider 的 validateCredentials 方法：

$this->hasher 对应的实现也是 BcryptHasher 类，我们来查看它的 check 方法：

其中传入的第一个参数是用户输入的密码，第二个参数是用户注册时保存的密码哈希值，如果哈希值为空直接返回false，否则调用php提供的 password_verify 函数，该函数用于验证密码（纯文本）和哈希值是否匹配，匹配返回true，否则返回false。

重新计算哈希值

通过上述步骤用户已经可以实现登录认证了，但是登录前我们还需要检查现有的密码哈希值是否已经过期，如果过期，需要重新计算密码哈希值。

为什么要重新计算呢？加入我们的应用创建于两年前，那时候使用的工作因子时10，现在使用的是20，因为计算机的速度更快了，黑客也更聪明了。可以有些用户的密码哈希值仍然是工作因子为10时生成的，这时，登录认证通过后，要使用 password_needs_refresh 函数检查用户记录中现有的哈希值是否需要更新，这个函数可以确保指定的密码哈希值是使用最新的哈希算法创建的。如果确实需要重新计算生成密码的哈希值，要使用 make 方法生成新的哈希值并更新数据库中的原密码。

Laraval中目前并没有使用这一功能，但是在 BcryptHasher 类中已经提供了对应的函数：