密码学中的盐（Salt）在密码存储中的应用详解

一、问题描述
当系统需要存储用户密码时，直接存储明文密码是极其危险的（数据库泄露即导致所有密码暴露）。早期方案是直接存储密码的哈希值（如MD5或SHA-1），但攻击者可通过预计算的彩虹表快速破解常见密码。盐（Salt）是一种通过添加随机数据来增强密码哈希安全性的技术，其核心目标是确保相同密码的哈希值不同，从而防御彩虹表攻击和批量破解。

二、盐的工作原理

1. 生成随机盐值：每次创建或修改密码时，系统生成一个足够长（通常≥16字节）的随机字符串作为盐。
2. 组合密码与盐：将盐与用户密码拼接（如 salt + password 或 password + salt），再对拼接后的字符串计算哈希值。
3. 存储盐与哈希值：将盐和哈希值共同存入数据库。例如，存储格式为 salt:hash（如 a1b2c3...:5f4d3...）。

示例：
用户A和用户B的密码均为 "123456"，但系统为其生成不同的盐：

• 用户A：盐=SALT_A，哈希值= Hash(SALT_A + "123456")
• 用户B：盐=SALT_B，哈希值= Hash(SALT_B + "123456")
  最终存储的哈希值不同，攻击者无法直接识别相同密码。

三、盐的安全设计要点

1. 唯一性：每个密码必须使用全局唯一的盐，避免重复使用同一盐值。
2. 随机性：盐需通过密码学安全的随机数生成器（如 /dev/urandom）产生，防止预测。
3. 长度充足：盐值应足够长（推荐16字节以上），避免被枚举攻击。
4. 与哈希值分开存储：盐需明文存储，但必须与哈希值绑定（通常共存于数据库），验证时直接读取。

四、密码验证流程

1. 用户登录时输入密码 pwd_input。
2. 从数据库读取该用户对应的盐 s 和已存储的哈希值 hash_stored。
3. 计算 hash_calculated = Hash(s + pwd_input)。
4. 比较 hash_calculated 与 hash_stored，一致则验证通过。

五、盐与加密算法的选择

• 推荐使用自适应哈希函数（如BCrypt、Argon2或PBKDF2），这些算法内置盐机制且支持工作因子（迭代次数或内存消耗），可显著增加暴力破解成本。
• 示例（BCrypt工作流程）：

  # 生成盐并计算哈希（伪代码）
  salt = generate_random_salt()
  hash = bcrypt(password, salt, cost=12)  # cost参数控制计算复杂度
  存储 salt 和 hash 到数据库
  

六、常见误区与进阶防御

1. 盐不需保密：盐的防御价值在于唯一性，而非保密性（即使泄露，攻击者仍需为每个盐单独计算彩虹表）。
2. 避免使用全局固定盐：若所有用户使用相同盐，攻击者仍可针对该盐生成彩虹表。
3. 结合胡椒（Pepper）：在盐的基础上，可额外添加一个全局密钥（胡椒）并独立存储，进一步增加破解难度（如 Hash(salt + password + pepper)）。
4. 定期更新哈希算法：当计算资源提升时，应增加工作因子或迁移至更安全的算法（如从SHA-256升级至Argon2）。

七、总结
盐通过随机化哈希输入，有效解决了相同密码哈希一致性的问题，是密码存储的基础安全措施。实际应用中需结合自适应哈希算法和合理的参数配置，才能应对日益增长的暴力破解威胁。