密码存储

Spring Security 的 PasswordEncoder 接口用于执行密码的单向转换，以便安全地存储密码。鉴于 PasswordEncoder 是单向转换，因此当密码转换需要双向（例如存储用于对数据库进行身份验证的凭据）时，它并不实用。通常，PasswordEncoder 用于存储密码，该密码需要在身份验证时与用户提供的密码进行比较。

密码存储历史

多年来，存储密码的标准机制一直在不断发展。最初，密码以纯文本形式存储。密码被认为是安全的，因为存储密码的数据存储需要凭据才能访问它。但是，恶意用户能够通过使用 SQL 注入等攻击来找到大量用户名和密码的“数据转储”方式。随着越来越多的用户凭据公开，安全专家意识到我们需要采取更多措施来保护用户的密码。

然后鼓励开发人员在通过单向哈希（例如 SHA-256）运行密码后存储密码。当用户尝试进行身份验证时，将对哈希密码与他们键入的密码的哈希进行比较。这意味着系统只需要存储密码的单向哈希。如果发生泄露，则只有密码的单向哈希会被泄露。由于哈希是单向的，并且根据哈希猜测密码在计算上很困难，因此不值得花精力找出系统中的每个密码。为了击败这个新系统，恶意用户决定创建称为彩虹表的查找表。他们没有每次都猜测每个密码，而是计算密码一次并将其存储在查找表中。

为了减轻彩虹表的有效性，鼓励开发人员使用加盐密码。除了将密码作为哈希函数的输入之外，还会为每个用户的密码生成随机字节（称为盐）。盐和用户的密码将通过哈希函数运行以生成唯一的哈希。盐将与用户的密码一起以明文形式存储。然后，当用户尝试进行身份验证时，哈希密码将与存储的盐和他们输入的密码的哈希进行比较。唯一的盐意味着彩虹表不再有效，因为哈希对于每个盐和密码组合都是不同的。

在现代，我们意识到加密哈希（如 SHA-256）不再安全。原因是，使用现代硬件，我们每秒可以执行数十亿次哈希计算。这意味着我们可以轻松地破解每个密码。

现在鼓励开发人员利用自适应单向函数来存储密码。使用自适应单向函数验证密码需要大量资源（它们故意使用大量 CPU、内存或其他资源）。自适应单向函数允许配置“工作因子”，随着硬件的改进，“工作因子”可以增长。我们建议将“工作因子”调整为在大约一秒钟内验证系统上的密码。这种权衡是为了让攻击者难以破解密码，但不会造成过高的成本，给自己的系统带来过重的负担或激怒用户。Spring Security 尝试为“工作因子”提供一个良好的起点，但我们鼓励用户根据自己的系统自定义“工作因子”，因为性能因系统而异。应该使用的自适应单向函数的示例包括 bcrypt、PBKDF2、scrypt 和 argon2。

由于自适应单向函数需要大量资源，因此为每个请求验证用户名和密码会显著降低应用程序的性能。Spring Security（或任何其他库）无法加快密码验证的速度，因为安全性是通过使验证资源密集型来获得的。鼓励用户将长期凭据（即用户名和密码）换成短期凭据（例如会话、OAuth 令牌等）。短期凭据可以在不损失安全性的情况下快速验证。

DelegatingPasswordEncoder

在 Spring Security 5.0 之前，默认的 PasswordEncoder 是 NoOpPasswordEncoder，它需要明文密码。根据密码历史记录部分，您可能希望默认的 PasswordEncoder 现在类似于 BCryptPasswordEncoder。但是，这忽略了三个现实问题

许多应用程序使用无法轻松迁移的旧密码编码。
密码存储的最佳做法将再次更改。
作为框架，Spring Security 无法频繁进行重大更改。

相反，Spring Security 引入了 DelegatingPasswordEncoder，它通过以下方式解决了所有问题

确保使用当前密码存储建议对密码进行编码
允许验证现代和旧版格式的密码
允许将来升级编码

您可以使用 PasswordEncoderFactories 轻松构建 DelegatingPasswordEncoder 的实例

创建默认 DelegatingPasswordEncoder

Java
Kotlin

PasswordEncoder passwordEncoder =
    PasswordEncoderFactories.createDelegatingPasswordEncoder();

val passwordEncoder: PasswordEncoder = PasswordEncoderFactories.createDelegatingPasswordEncoder()

或者，您可以创建自己的自定义实例

创建自定义 DelegatingPasswordEncoder

Java
Kotlin

String idForEncode = "bcrypt";
Map encoders = new HashMap<>();
encoders.put(idForEncode, new BCryptPasswordEncoder());
encoders.put("noop", NoOpPasswordEncoder.getInstance());
encoders.put("pbkdf2", Pbkdf2PasswordEncoder.defaultsForSpringSecurity_v5_5());
encoders.put("pbkdf2@SpringSecurity_v5_8", Pbkdf2PasswordEncoder.defaultsForSpringSecurity_v5_8());
encoders.put("scrypt", SCryptPasswordEncoder.defaultsForSpringSecurity_v4_1());
encoders.put("scrypt@SpringSecurity_v5_8", SCryptPasswordEncoder.defaultsForSpringSecurity_v5_8());
encoders.put("argon2", Argon2PasswordEncoder.defaultsForSpringSecurity_v5_2());
encoders.put("argon2@SpringSecurity_v5_8", Argon2PasswordEncoder.defaultsForSpringSecurity_v5_8());
encoders.put("sha256", new StandardPasswordEncoder());

PasswordEncoder passwordEncoder =
    new DelegatingPasswordEncoder(idForEncode, encoders);

val idForEncode = "bcrypt"
val encoders: MutableMap<String, PasswordEncoder> = mutableMapOf()
encoders[idForEncode] = BCryptPasswordEncoder()
encoders["noop"] = NoOpPasswordEncoder.getInstance()
encoders["pbkdf2"] = Pbkdf2PasswordEncoder.defaultsForSpringSecurity_v5_5()
encoders["pbkdf2@SpringSecurity_v5_8"] = Pbkdf2PasswordEncoder.defaultsForSpringSecurity_v5_8()
encoders["scrypt"] = SCryptPasswordEncoder.defaultsForSpringSecurity_v4_1()
encoders["scrypt@SpringSecurity_v5_8"] = SCryptPasswordEncoder.defaultsForSpringSecurity_v5_8()
encoders["argon2"] = Argon2PasswordEncoder.defaultsForSpringSecurity_v5_2()
encoders["argon2@SpringSecurity_v5_8"] = Argon2PasswordEncoder.defaultsForSpringSecurity_v5_8()
encoders["sha256"] = StandardPasswordEncoder()

val passwordEncoder: PasswordEncoder = DelegatingPasswordEncoder(idForEncode, encoders)

密码存储格式

密码的通用格式为

DelegatingPasswordEncoder 存储格式

{id}encodedPassword

id 是用于查找应使用哪个 PasswordEncoder 的标识符，而 encodedPassword 是所选 PasswordEncoder 的原始编码密码。id 必须位于密码的开头，以 { 开头，以 } 结尾。如果找不到 id，则将 id 设置为 null。例如，以下可能是使用不同 id 值编码的密码列表。所有原始密码均为 password。

DelegatingPasswordEncoder 编码密码示例

{bcrypt}$2a$10$dXJ3SW6G7P50lGmMkkmwe.20cQQubK3.HZWzG3YB1tlRy.fqvM/BG (1)
{noop}password (2)
{pbkdf2}5d923b44a6d129f3ddf3e3c8d29412723dcbde72445e8ef6bf3b508fbf17fa4ed4d6b99ca763d8dc (3)
{scrypt}$e0801$8bWJaSu2IKSn9Z9kM+TPXfOc/9bdYSrN1oD9qfVThWEwdRTnO7re7Ei+fUZRJ68k9lTyuTeUp4of4g24hHnazw==$OAOec05+bXxvuu/1qZ6NUR+xQYvYv7BeL1QxwRpY5Pc=  (4)
{sha256}97cde38028ad898ebc02e690819fa220e88c62e0699403e94fff291cfffaf8410849f27605abcbc0 (5)

1	第一个密码的 `PasswordEncoder` id 为 `bcrypt`，`encodedPassword` 值为 `$2a$10$dXJ3SW6G7P50lGmMkkmwe.20cQQubK3.HZWzG3YB1tlRy.fqvM/BG`。匹配时，它将委托给 `BCryptPasswordEncoder`
2	第二个密码的 `PasswordEncoder` id 为 `noop`，`encodedPassword` 值为 `password`。匹配时，它将委托给 `NoOpPasswordEncoder`
3	第三个密码的 `PasswordEncoder` id 为 `pbkdf2`，`encodedPassword` 值为 `5d923b44a6d129f3ddf3e3c8d29412723dcbde72445e8ef6bf3b508fbf17fa4ed4d6b99ca763d8dc`。匹配时，它将委托给 `Pbkdf2PasswordEncoder`
4	第四个密码的 `PasswordEncoder` id 为 `scrypt`，`encodedPassword` 值为 `$e0801$8bWJaSu2IKSn9Z9kM+TPXfOc/9bdYSrN1oD9qfVThWEwdRTnO7re7Ei+fUZRJ68k9lTyuTeUp4of4g24hHnazw==$OAOec05+bXxvuu/1qZ6NUR+xQYvYv7BeL1QxwRpY5Pc=` 匹配时，它将委托给 `SCryptPasswordEncoder`
5	最后一个密码的 `PasswordEncoder` id 为 `sha256`，`encodedPassword` 值为 `97cde38028ad898ebc02e690819fa220e88c62e0699403e94fff291cfffaf8410849f27605abcbc0`。匹配时，它将委托给 `StandardPasswordEncoder`

一些用户可能担心潜在的黑客提供了存储格式。这不是问题，因为密码的存储并不依赖于算法是秘密的。此外，大多数格式对于攻击者来说很容易在没有前缀的情况下找出。例如，BCrypt 密码通常以 $2a$ 开头。

密码编码

传递给构造函数的 idForEncode 决定了用于对密码进行编码的 PasswordEncoder。在前面构建的 DelegatingPasswordEncoder 中，这意味着对 password 进行编码的结果将委托给 BCryptPasswordEncoder，并以 {bcrypt} 为前缀。最终结果如下例所示

DelegatingPasswordEncoder 编码示例

{bcrypt}$2a$10$dXJ3SW6G7P50lGmMkkmwe.20cQQubK3.HZWzG3YB1tlRy.fqvM/BG

密码匹配

匹配基于 {id} 以及在构造函数中提供的 id 到 PasswordEncoder 的映射。我们在密码存储格式中的示例提供了一个关于如何执行此操作的工作示例。默认情况下，使用密码和未映射的 id（包括空 id）调用 matches(CharSequence, String) 的结果将导致 IllegalArgumentException。可以使用 DelegatingPasswordEncoder.setDefaultPasswordEncoderForMatches(PasswordEncoder) 自定义此行为。

通过使用 id，我们可以匹配任何密码编码，但使用最现代的密码编码对密码进行编码。这一点很重要，因为与加密不同，密码哈希旨在不存在恢复明文文本的简单方法。由于无法恢复明文文本，因此难以迁移密码。虽然用户可以轻松地迁移 NoOpPasswordEncoder，但我们选择默认包含它，以便简化入门体验。

入门体验

如果您正在整理演示或示例，花时间对用户的密码进行哈希处理会有点麻烦。有一些便利机制可以简化此操作，但这仍然不适用于生产环境。

withDefaultPasswordEncoder 示例

Java
Kotlin

UserDetails user = User.withDefaultPasswordEncoder()
  .username("user")
  .password("password")
  .roles("user")
  .build();
System.out.println(user.getPassword());
// {bcrypt}$2a$10$dXJ3SW6G7P50lGmMkkmwe.20cQQubK3.HZWzG3YB1tlRy.fqvM/BG

val user = User.withDefaultPasswordEncoder()
    .username("user")
    .password("password")
    .roles("user")
    .build()
println(user.password)
// {bcrypt}$2a$10$dXJ3SW6G7P50lGmMkkmwe.20cQQubK3.HZWzG3YB1tlRy.fqvM/BG

如果您正在创建多个用户，还可以重复使用构建器

withDefaultPasswordEncoder 重复使用构建器

Java
Kotlin

UserBuilder users = User.withDefaultPasswordEncoder();
UserDetails user = users
  .username("user")
  .password("password")
  .roles("USER")
  .build();
UserDetails admin = users
  .username("admin")
  .password("password")
  .roles("USER","ADMIN")
  .build();

val users = User.withDefaultPasswordEncoder()
val user = users
    .username("user")
    .password("password")
    .roles("USER")
    .build()
val admin = users
    .username("admin")
    .password("password")
    .roles("USER", "ADMIN")
    .build()

这会对存储的密码进行哈希处理，但密码仍然会暴露在内存和编译后的源代码中。因此，对于生产环境来说，它仍然不被认为是安全的。对于生产环境，您应该在外部对密码进行哈希处理。

使用 Spring Boot CLI 编码

正确编码密码的最简单方法是使用Spring Boot CLI。

例如，以下示例对密码password进行编码，以便与DelegatingPasswordEncoder一起使用

Spring Boot CLI encodepassword 示例

spring encodepassword password
{bcrypt}$2a$10$X5wFBtLrL/kHcmrOGGTrGufsBX8CJ0WpQpF3pgeuxBB/H73BK1DW6

故障排除

当存储的密码之一没有id时，会发生以下错误，如密码存储格式中所述。

java.lang.IllegalArgumentException: There is no PasswordEncoder mapped for the id "null"
	at org.springframework.security.crypto.password.DelegatingPasswordEncoder$UnmappedIdPasswordEncoder.matches(DelegatingPasswordEncoder.java:233)
	at org.springframework.security.crypto.password.DelegatingPasswordEncoder.matches(DelegatingPasswordEncoder.java:196)

解决此问题的最简单方法是找出当前如何存储密码并明确提供正确的PasswordEncoder。

如果您正在从 Spring Security 4.2.x 迁移，可以通过公开一个NoOpPasswordEncoder bean来恢复到之前的行为。

或者，您可以使用正确的id为所有密码添加前缀，并继续使用DelegatingPasswordEncoder。例如，如果您正在使用 BCrypt，则会将密码从类似于

$2a$10$dXJ3SW6G7P50lGmMkkmwe.20cQQubK3.HZWzG3YB1tlRy.fqvM/BG

迁移到

{bcrypt}$2a$10$dXJ3SW6G7P50lGmMkkmwe.20cQQubK3.HZWzG3YB1tlRy.fqvM/BG

有关映射的完整列表，请参阅PasswordEncoderFactories的 Javadoc。

BCryptPasswordEncoder

BCryptPasswordEncoder实现使用广泛支持的bcrypt算法对密码进行哈希处理。为了使其更能抵抗密码破解，bcrypt 故意设计得很慢。与其他自适应单向函数一样，它应该经过调整，以便在您的系统上验证密码大约需要 1 秒钟。BCryptPasswordEncoder的默认实现使用强度 10，如BCryptPasswordEncoder的 Javadoc 中所述。建议您在自己的系统上调整并测试强度参数，以便验证密码大约需要 1 秒钟。

BCryptPasswordEncoder

Java
Kotlin

// Create an encoder with strength 16
BCryptPasswordEncoder encoder = new BCryptPasswordEncoder(16);
String result = encoder.encode("myPassword");
assertTrue(encoder.matches("myPassword", result));

// Create an encoder with strength 16
val encoder = BCryptPasswordEncoder(16)
val result: String = encoder.encode("myPassword")
assertTrue(encoder.matches("myPassword", result))

Argon2PasswordEncoder

Argon2PasswordEncoder实现使用Argon2算法对密码进行哈希处理。Argon2 是密码哈希竞赛的获胜者。为了在定制硬件上击败密码破解，Argon2 是一种故意设计得很慢的算法，需要大量的内存。与其他自适应单向函数一样，它应该经过调整，以便在您的系统上验证密码大约需要 1 秒钟。Argon2PasswordEncoder的当前实现需要 BouncyCastle。

Argon2PasswordEncoder

Java
Kotlin

// Create an encoder with all the defaults
Argon2PasswordEncoder encoder = Argon2PasswordEncoder.defaultsForSpringSecurity_v5_8();
String result = encoder.encode("myPassword");
assertTrue(encoder.matches("myPassword", result));

// Create an encoder with all the defaults
val encoder = Argon2PasswordEncoder.defaultsForSpringSecurity_v5_8()
val result: String = encoder.encode("myPassword")
assertTrue(encoder.matches("myPassword", result))

Pbkdf2PasswordEncoder

Pbkdf2PasswordEncoder 实现使用 PBKDF2 算法对密码进行哈希处理。为了防止密码破解，PBKDF2 是一种故意设计的缓慢算法。与其他自适应单向函数一样，它应调整为在您的系统上验证密码大约需要 1 秒。当需要 FIPS 认证时，此算法是一个不错的选择。

Pbkdf2PasswordEncoder

Java
Kotlin

// Create an encoder with all the defaults
Pbkdf2PasswordEncoder encoder = Pbkdf2PasswordEncoder.defaultsForSpringSecurity_v5_8();
String result = encoder.encode("myPassword");
assertTrue(encoder.matches("myPassword", result));

// Create an encoder with all the defaults
val encoder = Pbkdf2PasswordEncoder.defaultsForSpringSecurity_v5_8()
val result: String = encoder.encode("myPassword")
assertTrue(encoder.matches("myPassword", result))

SCryptPasswordEncoder

SCryptPasswordEncoder 实现使用 scrypt 算法对密码进行哈希处理。为了防止在定制硬件上破解密码，scrypt 是一种故意设计的缓慢算法，需要大量的内存。与其他自适应单向函数一样，它应调整为在您的系统上验证密码大约需要 1 秒。

SCryptPasswordEncoder

Java
Kotlin

// Create an encoder with all the defaults
SCryptPasswordEncoder encoder = SCryptPasswordEncoder.defaultsForSpringSecurity_v5_8();
String result = encoder.encode("myPassword");
assertTrue(encoder.matches("myPassword", result));

// Create an encoder with all the defaults
val encoder = SCryptPasswordEncoder.defaultsForSpringSecurity_v5_8()
val result: String = encoder.encode("myPassword")
assertTrue(encoder.matches("myPassword", result))

其他 `PasswordEncoder`

还有大量其他 PasswordEncoder 实现，它们完全是为了向后兼容而存在的。它们都被标记为已弃用，以表明它们不再被认为是安全的。但是，没有计划删除它们，因为迁移现有的旧系统很困难。

密码存储配置

Spring Security 默认使用 DelegatingPasswordEncoder。但是，您可以通过将 PasswordEncoder 公开为 Spring bean 来自定义此配置。

如果您从 Spring Security 4.2.x 迁移，则可以通过公开 NoOpPasswordEncoder bean 来恢复到以前的模式。

恢复到 NoOpPasswordEncoder 不被认为是安全的。您应该改为迁移到使用 DelegatingPasswordEncoder 来支持安全的密码编码。

NoOpPasswordEncoder

Java
XML
Kotlin

@Bean
public static NoOpPasswordEncoder passwordEncoder() {
    return NoOpPasswordEncoder.getInstance();
}

<b:bean id="passwordEncoder"
        class="org.springframework.security.crypto.password.NoOpPasswordEncoder" factory-method="getInstance"/>

@Bean
fun passwordEncoder(): PasswordEncoder {
    return NoOpPasswordEncoder.getInstance();
}

XML 配置要求 NoOpPasswordEncoder bean 名称是 passwordEncoder。

更改密码配置

大多数允许用户指定密码的应用程序还需要一个更新该密码的功能。

用于更改密码的众所周知 URL 指示了密码管理器可以发现给定应用程序的密码更新端点的一种机制。

您可以配置 Spring Security 来提供此发现端点。例如，如果应用程序中的更改密码端点是 /change-password，那么您可以像这样配置 Spring Security

默认更改密码端点

Java
XML
Kotlin

http
    .passwordManagement(Customizer.withDefaults())

<sec:password-management/>

http {
    passwordManagement { }
}

然后，当密码管理器导航到 /.well-known/change-password 时，Spring Security 将重定向您的端点 /change-password。

或者，如果您的端点不是 /change-password，您还可以像这样指定

更改密码端点

Java
XML
Kotlin

http
    .passwordManagement((management) -> management
        .changePasswordPage("/update-password")
    )

<sec:password-management change-password-page="/update-password"/>

http {
    passwordManagement {
        changePasswordPage = "/update-password"
    }
}

使用上述配置，当密码管理器导航到 /.well-known/change-password 时，Spring Security 将重定向到 /update-password。

已泄露密码检查

在某些情况下，您需要检查密码是否已泄露，例如，如果您正在创建处理敏感数据的应用程序，通常需要对用户的密码执行一些检查以断言其可靠性。其中一项检查可能是密码是否已泄露，通常是因为它已在数据泄露中被发现。

为了实现这一点，Spring Security 通过 HaveIBeenPwnedRestApiPasswordChecker 实现与 Have I Been Pwned API 集成，该实现是 CompromisedPasswordChecker 接口的实现。

您可以自己使用 CompromisedPasswordChecker API，或者，如果您正在使用 DaoAuthenticationProvider 通过 Spring Security 身份验证机制，您可以提供一个 CompromisedPasswordChecker bean，Spring Security 配置将自动选取它。

将 CompromisedPasswordChecker 用作 bean

Java
Kotlin

@Bean
public SecurityFilterChain filterChain(HttpSecurity http) throws Exception {
    http
        .authorizeHttpRequests(authorize -> authorize
            .anyRequest().authenticated()
        )
        .formLogin(withDefaults())
        .httpBasic(withDefaults());
    return http.build();
}

@Bean
public CompromisedPasswordChecker compromisedPasswordChecker() {
    return new HaveIBeenPwnedRestApiPasswordChecker();
}

@Bean
open fun filterChain(http:HttpSecurity): SecurityFilterChain {
    http {
        authorizeHttpRequests {
            authorize(anyRequest, authenticated)
        }
        formLogin {}
        httpBasic {}
    }
    return http.build()
}

@Bean
open fun compromisedPasswordChecker(): CompromisedPasswordChecker {
    return HaveIBeenPwnedRestApiPasswordChecker()
}

通过这样做，当您尝试使用弱密码（例如 123456）通过 HTTP Basic 或表单登录进行身份验证时，您将收到 401 响应状态代码。但是，在这种情况下，仅 401 并不是很有用，它会引起一些混乱，因为用户提供了正确的密码，但仍然不允许登录。在这种情况下，您可以处理 CompromisedPasswordException 来执行所需的逻辑，例如将用户代理重定向到 /reset-password

Java
Kotlin

@ControllerAdvice
public class MyControllerAdvice {

    @ExceptionHandler(CompromisedPasswordException.class)
    public String handleCompromisedPasswordException(CompromisedPasswordException ex, RedirectAttributes attributes) {
        attributes.addFlashAttribute("error", ex.message);
        return "redirect:/reset-password";
    }

}

@ControllerAdvice
class MyControllerAdvice {

    @ExceptionHandler(CompromisedPasswordException::class)
    fun handleCompromisedPasswordException(ex: CompromisedPasswordException, attributes: RedirectAttributes): RedirectView {
        attributes.addFlashAttribute("error", ex.message)
        return RedirectView("/reset-password")
    }

}

密码存储

密码存储历史

DelegatingPasswordEncoder

密码存储格式

密码编码

密码匹配

入门体验

使用 Spring Boot CLI 编码

故障排除

BCryptPasswordEncoder

Argon2PasswordEncoder

Pbkdf2PasswordEncoder

SCryptPasswordEncoder

其他 PasswordEncoder

密码存储配置

更改密码配置

已泄露密码检查

其他 `PasswordEncoder`