简述PBKDF2算法

在互联网存储用户密码时，为了安全起见，不能采用明文储存的方式，而需要对其进行Hash，得到Hash值后进行保存。但这种方法很容易受到彩虹表攻击，于是便出现了Hash+salt（哈希+盐值）的操作。今天我们就来了解一种重复多次Hash+salt操作的算法——PBKDF2算法。

PBKDF2算法简介

PBKDF2（Password-Based Key Derivation Function 2）是应用一个伪随机函数以导出密钥，导出密钥的长度本质上是没有限制的，但导出密钥的最大有效搜索空间受限于基本伪随机函数的结构。

PBKDF2的原来是通过一个伪随机函数，把明文和一个盐值作为输入参数，然后重复进行运算，并最终产生密钥。

简单来说，就是在Hash算法基础上增加随机盐，并进行多次Hash运算，随机盐使得彩虹表的建表难度大幅增加，而多次Hash也使得建表和破解的难度都大幅增加。

PBKDF2算法过程

首先，我们先来了解一个函数，DK=PBKDF2(PRF, Password, Salt, c, dkLen)。其中：

1. DK是PBKDF2算法产生的密钥
2. PRF是一个伪随机函数，例如HASH_HMAC函数，它会输出长度为hLen的结果
3. Password 是用来生成密钥的原文密码
4. Salt 是一系列用于生成密钥加密的盐值
5. c是迭代运算的次数
6. dkLen 是期望得到的密钥的长度

DK的值由一个以上的block拼接而成。block的数量是dkLen/hLen的值。

就是说如果伪随机函数PRF输出的结果比期望得到的密钥长度要短，则要通过拼接多个结果以满足密钥的长度，如下公式所示：DK=T₁||T₂...||T_dklen/hlen

其中，每个block则通过则通过函数F得到：T_i=F(Password,Salt,c,i)

函数F里，PRF会进行 c 次的运算，然后把得到的结果进行异或运算⨁，得到最终的值F(Password,Salt,c,i)=U₁⨁U₂⨁...⨁U_c

其中，第一次PRF会使用Password作为key，Salt 拼接||上编码成大字节序的 32 位整型的i作为盐值进行运算，即：U₁=PRF(Password,Salt||INT_32_BE(i))

而后续的c-1次则会使用上次得到的结果作为盐值，即：U₂=PRF(Password,U₁)⋯U_c=PRF(Password,U_c−1)

PBKDF2算法的安全性

使用PBKDF2算法时，Hash算法一般选用sha1或者sha256，随机盐的长度一般不能少于8字节，Hash次数至少也要1000次，这样安全性才足够高。一次密码验证过程进行1000次Hash运算，对服务器来说可能只需要1ms，但对于破解者来说计算成本增加了1000倍，而至少8字节随机盐，更是把建表难度提升了N个数量级，使得大批量的破解密码几乎不可行，该算法也是美国国家标准与技术研究院推荐使用的算法。

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