MD5加密算法的安全应用与查表攻击

自CSDN数据库泄露事件发生后，各网站对网站数据库中所保存的用户密码进行加密的意识也有了更进一步的提高。而在现如今流行的对用户密码加密算法中，MD5加密是最为广泛使用的算法之一。今天小编就来为大家介绍下MD5加密算法在数据库安全的应用与查表攻击。

MD5算法描述

MD5算法针对不定长的输入，可以输出固定128位长度的加密信息。MD5以512位来分组输入的信息，每一分组又被划分为16个32位子分组，经过算法流程最终生成四个32位数据联合成为128位的散列。算法的具体过程如下[4]：

（1）信息进行填充，使其位长对512求余的结果等于448。将信息的长度扩展至N*512+448，其中N为一个非负整数，N可以是零。填充的方法为在信息的后面填充一个1和无数个0，直到满足条件。

（2）在这个结果后面附加一个以64位二进制表示的填充前信息长度。经过这两步的处理，现在的信息的位长=N*512+448+64=(N+1)*512，即长度恰好是512的整数倍。这样做的原因是为满足后面处理中对信息长度的要求。MD5中有四个32位被称作链接变量（ChainingVariable）的整数参数，他们的初始值分别为：A=0×67452301，B=0xefcdab89，C=0x98badcfe，D=0×10325476。

（3）进入算法的四轮主循环运算。循环的次数是信息中512位信息分组的数目。主循环有四轮，每轮循环都很相似。第一轮进行16次操作。每次操作对a、b、c和d中的其中三个作一次非线性函数运算，然后将所得结果加上第四个变量，文本的一个子分组和一个常数。再将所得结果向左环移一个不定的数，并加上a、b、c或d中之一。最后用该结果取代a、b、c或d中之一。

（4）经过四轮逐位运算完成之后，将A、B、C、D分别加上a、b、c、d。然后用下一分组数据继续运行算法，最后的输出是A、B、C和D的级联。

存在问题

虽然MD5为单向Hash加密，是不可逆的，但根据鸽巢原理，MD5算法所产生的32位输出所能够表示的空间大小为1632，即当样本大于1632≈3.4×1038时就会产生Hash碰撞。由这一结论可知，我们可以生成大量密码样本的哈希值，得到密码和哈希值的一一对应关系，然后根据这个对应关系反查就可以得到哈希值所对应的密码。但在破解密码的MD5值之前，我们需要预先计算出大量数据所对应的MD5值。

而在互联网应用方面，如果如文章开始所提出的问题一样，只是对用户密码进行简单MD5加密，是有可能通过查表入侵用户账户的（尽管密码可能不是用户的原始密码）。然而对于强密码来说，通过暴力穷举破解MD5值的代价也是相当大的。但根据统计结论[5]，有相当多的用户会使用弱密码[6]，因此可以根据统计规律建立简单密码所对应的MD5值表，从而入侵使用简单密码的用户账户。

改进方法

由于对于密码学Hash函数还需要的特性是具有雪崩效应，或者严格雪崩效应。其目标是对于输入任何小的改动将使输出变化很大。理想情况下改变任何输入所得到的输出结果都不相关，那么攻击者寻找碰撞就必须进行穷举搜索[1]。由于MD5算法的这一效应，我们可以在用户密码创建时生成一个随机字符串（称之为Salt，在另一个数据表或数据库中存储）与用户口令连接在一起，然后再用散列函数对这个字符串进行MD5加密，之后将MD5加密结果结果存入数据库中。如果Salt值的数目足够大的话，它实际上就消除了对常用口令采用的字典式攻击，因为黑客不可能在数据库中存储那么多Salt和用户密码组合后的MD5值。当然，如果黑客获得了数据库的所有信息（包括Salt表），他们仍可以对单个用户的密码进行暴力枚举破解。但将每个密码后加一随机串，无疑增加了暴力枚举的难度，且不存在弱口令的问题了。更加安全的做法是，我们可以给每个密码设置一个随机的Salt值，这样即使使用暴力枚举破解了一个用户的密码，也很难再破解其他用户的密码了。

除了给MD5算法加盐，其它的增强用户密码安全性的主动措施有使用更加耗时的加密算法，这样使破解的时间也大大增加了；或者更换更安全的加密算法如SHA-2算法；还可以像Twitter一样强制用户使用复杂密码等等。

网络信息时代的到来使得人们的生活变的越来越方便快捷，但是网络安全也是大家所不能忽视的问题。在做好网络安全防护问题后，才能更好的享受互联网为我们所带来的便利生活。