Хеширование паролей является фундаментальным аспектом защиты паролей, преобразующим ландшафт хранения паролей от текста открытым текстом в зашифрованные хеши. В этой статье рассматривается эволюция хеширования паролей, от ранних алгоритмов, таких как MD5 и SHA-1, до более безопасных методов, рекомендуемых сегодня, и заканчивается важностью использования случайных паролей для каждого веб-сайта.
Понимание хеширования
Прежде чем углубиться в историю и эволюцию хеширования паролей, важно понять, что такое хеширование. Хеш-функции, методы, которые выполняют хеширование, предназначены для приема любой строки данных, или "входных данных", и создания строки фиксированной длины в байтах, часто называемой "хеш". Этот процесс имеет несколько ключевых характеристик, которые делают его особенно полезным для целей безопасности.
Одной из ключевых особенностей хеш-функций является их чувствительность к изменениям входных данных. Это называется эффектом лавины. Даже незначительное изменение входных данных — например, изменение одного символа в пароле — приведет к получению полностью другого хеша. Например, хеши для строк "password1" и "password2" будут совершенно разными, даже несмотря на то, что единственным отличием между двумя входными данными является последний символ. Эта характеристика жизненно важна для поддержания целостности данных, так как делает практически невозможным восстановление оригинальных входных данных только по хешу.
Кроме того, хеш-функции являются однонаправленными функциями. Это означает, что они разработаны так, чтобы вычислительно невозможно было их обратить. Выходные данные (хеш) не сохраняют конкретных деталей о входных данных, позволяющих кому-либо восстановить исходные данные без чрезвычайных вычислительных усилий. Единственным возможным способом "обратного" вычисления хеша является метод подбора, при котором все возможные комбинации входных данных снова хешируются, пока не будет найден совпадающий хеш.
Начало: MD5 и SHA-1
В первые дни цифровой безопасности MD5 (Message-Digest Algorithm 5) и SHA-1 (Secure Hash Algorithm 1) широко использовались для хеширования паролей. Разработанные в начале 90-х годов, эти алгоритмы превращали пароли в зашифрованные хеши фиксированного размера. Несмотря на их первоначальную безопасность, уязвимости, такие как подверженность коллизиям, вскоре сделали их устаревшими для безопасных приложений.
Функции производного ключа на основе пароля (PBKDFs)
Хотя хеш-функции разработаны для быстрой и эффективной работы, эта особенность может быть губительной, когда дело касается безопасности паролей, поскольку это облегчает атаки методом подбора. Функции производного ключа на основе пароля (PBKDFs), такие как PBKDF2, bcrypt и scrypt, разработаны для противодействия этим атакам, включая соль (для защиты от атак с использованием радужных таблиц) и применяя технику, известную как растяжение ключа. Растяжение ключа преднамеренно замедляет процесс хеширования, что может значительно препятствовать попыткам несанкционированного доступа.
Эволюция к более безопасному хешированию
По мере развития кибербезопасности стали очевидными недостатки ранних алгоритмов хеширования, таких как MD5 и SHA-1, что привело к разработке алгоритмов, специально предназначенных для защиты паролей, таких как bcrypt, scrypt, и Argon2 или так называемые функции производного ключа на основе пароля (PBKDFs).
Рекомендации OWASP
Согласно OWASP, рекомендуемыми алгоритмами для хеширования паролей являются bcrypt, scrypt и Argon2. Эти алгоритмы предпочтительны за их мощную защиту от атак методом подбора и встроенные механизмы соли и растяжения ключа.
bcrypt
bcrypt — это функция хеширования паролей, полученная из шифра Blowfish. Она включает в себя соль для защиты от атак с использованием радужных таблиц и использует параметр стоимости для увеличения времени вычислений (а следовательно, и сложности) генерирования хеша. Этот фактор стоимости регулируем, позволяя алгоритму масштабироваться с улучшением аппаратного обеспечения.
Ключевые параметры:
- Фактор стоимости: Контролирует количество раундов расширения ключа; более высокие значения увеличивают безопасность, но также замедляют процесс хеширования.
OWASP рекомендует использовать рабочий фактор 10 или выше с ограничением пароля в 72 байта.
scrypt
scrypt разработан быть как ресурсозатратным по памяти, так и по времени, чтобы противостоять атакам вспециально разработанном аппаратном обеспечении. Он может быть настроен на использование определенного объема памяти, а также включает соль и количество итераций, аналогично PBKDF2.
Ключевые параметры:
- N (стоимость CPU/памяти): Определяет число итераций, что напрямую влияет на использование памяти и CPU.
- r (размер блока): Регулирует размер блока, влияя на использование памяти и время перемешивания.
- p (параметр параллельности): Указывает количество параллельных потоков, используемых для выработки алгоритма. Его можно настраивать в соответствии с числом ядер CPU.
OWASP рекомендует использовать минимальный параметр стоимости CPU/памяти (2^17), минимальный размер блока 8 (1024 байта) и параметр параллелизации 1.
Argon2
Argon2, который стал победителем конкурса по хешированию паролей в 2015 году, представлен в двух вариантах: Argon2d и Argon2i. Argon2d оптимизирован для сред, где угроза атак по сторонним каналам низка, в то время как Argon2i оптимизирован для сопротивления атакам по сторонним каналам. Он также включает ключевые особенности как bcrypt, так и scrypt.
Ключевые параметры:
- Стоимость памяти: Указывает объем используемой памяти в процессе хеширования.
- Стоимость времени: Определяет количество выполненных вычислений и влияет на время хеширования.
- Параллелизм: Определяет количество потоков, используемых в процессе хеширования.
OWASP рекомендует использовать Argon2id с минимальной конфигурацией 19 МБ памяти, количеством итераций 2 и 1 степенью параллелизма.
Учитывая эволюционирующий характер угроз безопасности и мер противодействия им, важно следовать актуальным рекомендациям по безопасности паролей. Для самых последних и комплексных рекомендаций обратитесь к Шпаргалке по хранению паролей OWASP на официальном сайте OWASP. Убедитесь в регулярном пересмотре этих руководств для соответствия лучшим практикам в области кибербезопасности.
Важность случайных паролей
Хотя использование современных алгоритмов хеширования критично, то, как пароли создаются и управляются, также играет важную роль в поддержании безопасности. Случайные пароли для каждого веб-сайта необходимы по нескольким причинам:
- Устаревшие системы: Многие веб-сайты до сих пор используют устаревшие алгоритмы хеширования или, что еще хуже, хранят пароли в открытом тексте. Эти практики оставляют данные пользователей крайне уязвимыми для кражи и неправильного использования.
- Безопасность между сайтами: Если один сайт с низкой безопасностью взломан, уникальные пароли обеспечат безопасность других аккаунтов.
- Автоматизированные атаки: Использование сложных, уникальных паролей снижает риск стать жертвой автоматизированных атак, которые эксплуатируют общие пароли и известные слабости хеширования.
Заключение
От MD5 и SHA-1 до современных алгоритмов, таких как bcrypt и Argon2, хеширование паролей прошло значительные изменения. По мере того как угрозы кибербезопасности эволюционируют, принятие современных алгоритмов хеширования и обеспечение использования случайных, уникальных паролей для каждого веб-сайта являются важными практиками для обеспечения онлайн-безопасности. Эти стратегии не только предотвращают компрометацию отдельных аккаунтов, но и укрепляют общую безопасность против все более изощренных атак.
