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分析 WordPress `wp_hash_password()` 函数的源码：如何利用 `phpass` 库实现安全的密码哈希。

各位代码界的“靓仔靓女”们，晚上好！欢迎来到今晚的密码安全“脱口秀”！今天咱们要扒的是WordPress里负责“守护贞操”（保护密码安全）的wp_hash_password() 函数，看看它到底是怎么利用phpass 这个“秘密武器”来对我们的密码进行加密的。

开场白：密码的世界，水很深！

在互联网的世界里，密码的重要性不言而喻。想象一下，你的银行账户、邮箱、社交媒体账号，甚至你的WordPress网站，都依赖于一串你自认为足够复杂的字符。但是，直接存储用户的原始密码简直就是裸奔，一旦数据库泄露，所有用户的信息都会暴露无遗。

所以，我们需要一种方式，把密码“变丑”，让别人即使拿到这串“丑密码”，也无法轻易还原成原始密码。 这就是密码哈希的目的！

第一幕：wp_hash_password() 函数登场！

wp_hash_password()函数是WordPress中用于对用户密码进行哈希处理的关键函数。简而言之，它接收一个明文密码作为输入，然后使用加密算法将其转换为一个难以破解的哈希值，并将其存储在数据库中。

我们来看看wp_hash_password()函数的真面目（简化版）：

function wp_hash_password( $password ) {
    global $wp_hasher;

    if ( empty( $wp_hasher ) ) {
        require_once ABSPATH . 'wp-includes/class-phpass.php';
        $wp_hasher = new PasswordHash( 8, true );
    }

    return $wp_hasher->HashPassword( trim( $password ) );
}

哇哦！代码很简单嘛！但是别被表面现象迷惑了，精彩的都在背后呢。

  • global $wp_hasher;: 这行代码声明了一个全局变量$wp_hasher。 这个变量将用于存储一个PasswordHash 类的实例，这个类才是真正干活的。
  • if ( empty( $wp_hasher ) ) { ... }: 这部分代码检查$wp_hasher 是否为空。如果是空的，就表示我们还没有创建PasswordHash类的实例。
  • require_once ABSPATH . 'wp-includes/class-phpass.php';: 如果$wp_hasher 为空，这行代码会包含class-phpass.php 文件。这个文件是phpass 库的核心，它包含了用于密码哈希的PasswordHash 类。ABSPATH 是WordPress 常量，代表WordPress 的根目录。
  • $wp_hasher = new PasswordHash( 8, true );: 这行代码创建了PasswordHash 类的一个新实例，并将其赋值给$wp_hasher。PasswordHash 类的构造函数接受两个参数：
    • 8: 这表示哈希的迭代次数的log2值。迭代次数越高，哈希过程越慢，破解的难度也越大，但同时也会增加服务器的负担。
    • true: 这表示启用Portable哈希。Portable哈希意味着生成的哈希值可以在不同的PHP版本和服务器配置之间兼容。
  • return $wp_hasher->HashPassword( trim( $password ) );: 这行代码调用PasswordHash 类的HashPassword() 方法，将明文密码作为参数传递给它。HashPassword() 方法会对密码进行哈希处理，并返回哈希后的密码。trim()函数用于去除密码字符串开头和结尾的空白字符。

第二幕：phpass 库闪亮登场！

phpass 是一个专门用于生成和验证密码哈希的PHP库。它由Solar Designer（Openwall 项目的创始人）开发，旨在提供一种简单而安全的密码哈希解决方案。WordPress 使用 phpass 库，因为它具有以下优点：

  • 安全性高: phpass 使用bcrypt算法（或者MD5，SHA256等，但是推荐bcrypt）,这是一种被广泛认可的强密码哈希算法。
  • 可移植性好: 生成的哈希值可以在不同的PHP版本和服务器配置之间兼容。
  • 易于使用: phpass 提供了简单的API，可以方便地生成和验证密码哈希。

让我们深入了解phpass 库中的PasswordHash 类，它是密码哈希的核心。

class PasswordHash {
    var $itoa64;
    var $iteration_count_log2;
    var $portable_hashes;
    var $random_state;

    function PasswordHash($iteration_count_log2, $portable_hashes) {
        $this->itoa64 = './0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz';

        if ($iteration_count_log2 < 4 || $iteration_count_log2 > 31)
            $iteration_count_log2 = 8;
        $this->iteration_count_log2 = $iteration_count_log2;

        $this->portable_hashes = $portable_hashes;

        $this->random_state = microtime();
        if (function_exists('getmypid'))
            $this->random_state .= getmypid();
    }

    function HashPassword($password) {
        $random = $this->get_random_bytes(16);
        $hash = crypt($password, $this->gensalt($random));
        if (strlen($hash) == 34)
            return $hash;

        # Returning '*' on error is safe here, but please use crypt_private()
        # in your own code.
        return '*';
    }

    function gensalt($input) {
        $output = '$P$';
        $output .= $this->itoa64[min($this->iteration_count_log2 +
            ((PHP_VERSION >= '5' && defined('CRYPT_BLOWFISH')
            && CRYPT_BLOWFISH) ? 0 : 3), 30)];
        $output .= $this->encode64($input, 16);
        return $output;
    }

    function get_random_bytes($count) {
        $output = '';
        if (is_readable('/dev/urandom') &&
            ($fh = @fopen('/dev/urandom', 'rb'))) {
            $output = fread($fh, $count);
            fclose($fh);
        }

        if (strlen($output) < $count) {
            $output = '';
            for ($i = 0; $i < $count; $i += 16) {
                $this->random_state = md5(microtime() . $this->random_state);
                $output .= md5($this->random_state, true);
            }
            $output = substr($output, 0, $count);
        }

        return $output;
    }

    function encode64($input, $count) {
        $output = '';
        $i = 0;
        do {
            $value = ord($input[$i++]);
            $output .= $this->itoa64[$value & 0x3f];
            if ($i < $count)
                $value |= ord($input[$i]) << 8;
            $output .= $this->itoa64[($value >> 6) & 0x3f];
            if ($i++ >= $count)
                break;
            if ($i < $count)
                $value |= ord($input[$i]) << 16;
            $output .= $this->itoa64[($value >> 12) & 0x3f];
            if ($i++ >= $count)
                break;
            $output .= $this->itoa64[($value >> 18) & 0x3f];
        } while ($i < $count);

        return $output;
    }

    function CheckPassword($password, $stored_hash) {
        $hash = crypt($password, $stored_hash);
        if ($hash[0] == '*')
            $hash = '*';

        return $hash == $stored_hash;
    }
}

让我们逐个分析PasswordHash 类中的关键方法：

  • __construct($iteration_count_log2, $portable_hashes): 构造函数，用于初始化类的属性。
    • $iteration_count_log2: 哈希的迭代次数的log2值。迭代次数越高，哈希过程越慢，破解的难度也越大。
    • $portable_hashes: 是否启用Portable哈希。
    • $itoa64: 一个字符串，用于将二进制数据编码为可打印的ASCII字符。
  • HashPassword($password): 对密码进行哈希处理。
    • 使用get_random_bytes() 函数生成16个随机字节作为salt。
    • 使用gensalt() 函数生成salt字符串。
    • 使用crypt() 函数对密码进行哈希处理。
    • 如果哈希成功，返回哈希后的密码，否则返回'*'。
  • gensalt($input): 生成salt字符串。
    • 根据iteration_count_log2 和PHP版本生成salt字符串的前缀。
    • 使用encode64() 函数将随机字节编码为可打印的ASCII字符。
  • get_random_bytes($count): 生成指定数量的随机字节。
    • 尝试从/dev/urandom 读取随机字节。
    • 如果/dev/urandom 不可用，使用md5() 函数生成伪随机字节。
  • encode64($input, $count): 将二进制数据编码为可打印的ASCII字符。
  • CheckPassword($password, $stored_hash): 检查密码是否与存储的哈希值匹配。
    • 使用crypt() 函数对密码进行哈希处理。
    • 将哈希后的密码与存储的哈希值进行比较。
    • 如果匹配，返回true，否则返回false。

第三幕： 密码哈希的原理

密码哈希的本质是将任意长度的输入（密码）转换为固定长度的输出（哈希值）。这个过程是不可逆的，也就是说，无法从哈希值反推出原始密码。

一个好的密码哈希算法应该具备以下特点：

  • 单向性: 无法从哈希值反推出原始密码。
  • 抗碰撞性: 很难找到两个不同的输入，它们产生相同的哈希值。
  • 确定性: 相同的输入始终产生相同的哈希值。
  • 快速哈希: 哈希过程应该足够快，以便在用户登录时快速验证密码。
  • 慢速破解: 即使攻击者获得了哈希值，破解密码也应该非常困难。

bcrypt 算法是目前最流行的密码哈希算法之一。它通过以下方式来增强安全性：

  • Salt: Salt是一个随机字符串，它与密码一起进行哈希处理。Salt的作用是防止彩虹表攻击。
  • Iteration: Iteration是指哈希算法重复执行的次数。Iteration次数越高，破解密码的难度就越大。

第四幕：破解密码的那些事儿

虽然密码哈希可以有效地保护密码安全，但它并不是万无一失的。攻击者可以使用各种技术来破解密码，例如：

  • 彩虹表攻击: 彩虹表是一个预先计算好的哈希值表，攻击者可以使用彩虹表来查找与给定哈希值对应的密码。
  • 暴力破解: 暴力破解是指尝试所有可能的密码组合，直到找到与给定哈希值对应的密码。
  • 字典攻击: 字典攻击是指使用一个包含常见密码的字典，尝试查找与给定哈希值对应的密码。

为了防止密码被破解，我们应该：

  • 使用强密码: 强密码应该包含大小写字母、数字和符号，并且长度应该足够长。
  • 定期更换密码: 定期更换密码可以降低密码被破解的风险。
  • 不要在多个网站上使用相同的密码: 如果一个网站的密码被破解，攻击者可以使用相同的密码来访问其他网站。
  • 启用双因素认证: 双因素认证可以增加账户的安全性。
  • 使用安全的密码哈希算法: bcrypt 算法是目前最安全的密码哈希算法之一。

第五幕：WordPress 如何验证密码？

验证密码的过程正好和哈希密码的过程相反。WordPress使用wp_check_password() 函数来验证用户输入的密码是否与存储在数据库中的哈希值匹配。

function wp_check_password( $password, $hash, $user_id = '' ) {
    global $wp_hasher;

    if ( empty( $wp_hasher ) ) {
        require_once ABSPATH . 'wp-includes/class-phpass.php';
        $wp_hasher = new PasswordHash( 8, true );
    }

    $check = $wp_hasher->CheckPassword( trim( $password ), $hash );

    /**
     * Filters whether the given password matches the hashed password.
     *
     * @since 2.5.0
     *
     * @param bool   $check    Whether the password matches the hash.
     * @param string $password The user-supplied password to check.
     * @param string $hash     A hash retrieved from the database to compare to.
     * @param string $user_id  The user ID.
     */
    return apply_filters( 'check_password', $check, $password, $hash, $user_id );
}

这个函数也用到了 phpass 库，它先是确保 $wp_hasher 对象存在，如果不存在就创建一个。然后，它调用 $wp_hasher->CheckPassword() 来比较用户输入的密码哈希值和数据库中存储的哈希值。

$wp_hasher->CheckPassword() 内部会使用相同的哈希算法和 salt 对用户输入的密码进行哈希，然后将结果与存储的哈希值进行比较。如果两者匹配，说明密码正确，否则密码错误。

总结：密码安全，任重道远！

今天我们一起深入了解了WordPress 中wp_hash_password() 函数和phpass 库，了解了密码哈希的原理，以及如何使用bcrypt 算法来保护密码安全。希望今天的“脱口秀”能帮助大家更好地理解密码安全的重要性，并采取相应的措施来保护自己的密码安全。

记住，密码安全不是一蹴而就的事情，而是一个持续的过程。我们需要不断学习新的安全知识，并及时更新我们的安全措施。

感谢大家的观看，我们下期再见！ 祝大家代码无bug，生活更精彩！

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