MySQL高级函数之：`PASSWORD()`：其在旧版`MySQL`密码存储中的应用与风险。 - 智猿学院-前后端，数据库，人工智能，云计算等领域前沿技术讲座

MySQL `PASSWORD()` 函数：旧版密码存储的基石与安全隐患

各位来宾，大家好。今天我们来深入探讨 MySQL 中的一个历史悠久的函数：PASSWORD()。虽然它已经逐渐被更安全的替代方案所取代，但理解它的运作方式及其固有的风险，对于维护旧系统和理解密码安全的演变至关重要。

`PASSWORD()` 函数的定义与功能

PASSWORD() 函数是 MySQL 中的一个加密函数，主要用于对用户密码进行哈希处理。它的基本语法非常简单：

PASSWORD(str)

其中 str 是要进行哈希处理的字符串，通常是用户的明文密码。PASSWORD() 函数会返回一个经过哈希处理后的字符串，这个字符串通常存储在数据库的 user 表的 authentication_string (在 MySQL 8.0 之前版本) 或 password 列中。

PASSWORD() 函数的早期版本（MySQL 4.1 之前）使用的哈希算法相对简单，安全性较低。在 MySQL 4.1 及之后的版本中，PASSWORD() 函数使用了一种名为“old password hashing”的算法，它基于 SHA1() 函数，但增加了盐值（salt）的概念，以提高安全性。然而，即使添加了盐值，PASSWORD() 函数仍然存在着固有的安全问题。

`PASSWORD()` 函数的工作原理

让我们深入了解 PASSWORD() 函数在 MySQL 4.1 之后的版本中的工作原理。虽然官方文档并没有详细公开算法，但我们可以通过实验和分析来推断其大致流程：

生成随机盐值： PASSWORD() 函数会生成一个随机的盐值（通常是 20 字节的随机字符串）。
拼接盐值和密码： 将盐值和用户的明文密码拼接在一起。
计算 SHA1 哈希： 对拼接后的字符串进行 SHA1 哈希运算。
再次计算 SHA1 哈希： 对第一次 SHA1 哈希的结果再次进行 SHA1 哈希运算。
拼接星号和双重哈希值： 在最终哈希值前添加一个星号 (*)，表示这是一个经过 PASSWORD() 函数处理的密码。

我们可以通过以下 SQL 语句来模拟 PASSWORD() 函数的行为：

SET @password = 'mysecretpassword';
SET @salt = SUBSTRING(MD5(RAND()), 1, 20); -- 生成一个 20 字节的随机盐值

SELECT
  CONCAT('*', UPPER(SHA1(UNHEX(SHA1(CONCAT(@salt, @password)))))) AS hashed_password,
  @salt AS salt;

-- 创建一个用户并使用模拟的哈希密码
CREATE USER 'testuser'@'localhost' IDENTIFIED BY PASSWORD CONCAT('*', UPPER(SHA1(UNHEX(SHA1(CONCAT(@salt, @password))))));

需要注意的是，这段代码仅仅是模拟 PASSWORD() 函数的行为，并非完全一致。PASSWORD() 函数内部的处理细节可能更加复杂。

`PASSWORD()` 函数在旧版 MySQL 密码存储中的应用

在 MySQL 5.7 及更早的版本中，PASSWORD() 函数是用户密码存储的主要方式。当创建一个新用户或者修改用户密码时，MySQL 会自动调用 PASSWORD() 函数对密码进行哈希处理，并将结果存储在 user 表的 authentication_string 列中。

例如，以下 SQL 语句创建了一个用户并使用 PASSWORD() 函数对密码进行了哈希：

CREATE USER 'olduser'@'localhost' IDENTIFIED BY 'oldpassword';

执行以上语句后，MySQL 会自动使用 PASSWORD('oldpassword') 对密码进行哈希处理，并将哈希后的结果存储在 user 表中。

`PASSWORD()` 函数的安全性风险

尽管 PASSWORD() 函数在早期版本中被广泛使用，但它存在着严重的安全性风险：

SHA1 算法的脆弱性： SHA1 算法已经被证明存在碰撞攻击的风险。这意味着攻击者可以找到两个不同的输入，它们经过 SHA1 哈希后会产生相同的输出。虽然双重 SHA1 哈希在一定程度上缓解了这个问题，但仍然无法完全避免碰撞攻击的风险。
缺乏加盐机制的完善性： 虽然 PASSWORD() 函数使用了盐值，但盐值的生成方式不够随机，而且盐值并没有单独存储，而是和哈希后的密码拼接在一起。这使得攻击者更容易进行彩虹表攻击和字典攻击。
计算速度过快： PASSWORD() 函数的计算速度非常快，这使得攻击者可以快速地进行暴力破解。
没有密码策略实施: PASSWORD()函数本身并没有强制实施复杂的密码策略，比如最小长度、字符类型等。依赖于应用程序的逻辑去实现，容易出现疏忽，导致密码强度不足。

由于以上安全风险，PASSWORD() 函数在 MySQL 5.7 中已被标记为不推荐使用，并在 MySQL 8.0 中被移除。

如何检测和迁移使用 `PASSWORD()` 函数的密码

如果你仍然在使用旧版本的 MySQL，并且数据库中存在使用 PASSWORD() 函数加密的密码，那么你需要尽快将这些密码迁移到更安全的哈希算法。

以下步骤可以帮助你检测和迁移使用 PASSWORD() 函数的密码：

检测使用 PASSWORD() 函数的密码： 可以通过查询 user 表的 authentication_string (MySQL 8.0 之前) 或 password 列来检测哪些用户的密码是使用 PASSWORD() 函数加密的。使用 PASSWORD() 函数加密的密码通常以星号 (*) 开头。
```
SELECT User, Host FROM mysql.user WHERE authentication_string LIKE '*%';  -- MySQL 8.0 之前
SELECT User, Host FROM mysql.user WHERE password LIKE '*%'; -- 某些更老的版本
```
选择更安全的哈希算法： 推荐使用 MySQL 提供的 caching_sha2_password 或 sha256_password 插件。这些插件使用更强大的 SHA256 算法，并且支持更安全的加盐机制。

迁移密码： 你可以通过以下步骤来迁移密码：

修改用户密码： 使用 ALTER USER 语句修改用户的密码。当用户修改密码时，MySQL 会自动使用新的哈希算法对密码进行加密。
```
ALTER USER 'olduser'@'localhost' IDENTIFIED BY 'newsecurepassword';
```

批量更新密码： 如果你需要批量更新用户的密码，你可以编写一个脚本来读取 user 表中的用户信息，然后使用 ALTER USER 语句逐个更新用户的密码。为了安全起见，不应该直接通过脚本更新为新的确定密码，而是应该要求用户重置密码。

-- 示例 (仅用于演示目的，实际应用中需要考虑安全因素)
-- 此示例使用存储过程，但请务必注意安全风险，不要直接将新密码写入数据库。
DELIMITER //
CREATE PROCEDURE MigrateOldPasswords()
BEGIN
    DECLARE done INT DEFAULT FALSE;
    DECLARE username VARCHAR(255);
    DECLARE hostname VARCHAR(255);
    DECLARE cur CURSOR FOR SELECT User, Host FROM mysql.user WHERE authentication_string LIKE '*%';
    DECLARE CONTINUE HANDLER FOR NOT FOUND SET done = TRUE;

    OPEN cur;

    read_loop: LOOP
        FETCH cur INTO username, hostname;
        IF done THEN
            LEAVE read_loop;
        END IF;

        --  以下代码仅仅是示例，实际生产环境应该要求用户重置密码，并发送重置链接
        --  而不是直接更新密码。
        SET @new_password = UUID(); -- 生成一个随机密码
        SET @sql = CONCAT('ALTER USER '', username, ''@'', hostname, '' IDENTIFIED BY '', @new_password, '';');
        PREPARE stmt FROM @sql;
        EXECUTE stmt;
        DEALLOCATE PREPARE stmt;

        -- 记录日志 或者 发送重置邮件给用户，通知他们重置密码
        SELECT username, hostname, @new_password;

    END LOOP;

    CLOSE cur;
END//
DELIMITER ;

CALL MigrateOldPasswords();

重要安全提示： 上述 MigrateOldPasswords 存储过程只是一个示例，绝对不应该直接在生产环境中使用。直接在脚本中生成随机密码并更新数据库，会导致用户无法登录。正确的做法是：

生成一个随机的重置令牌 (reset token)，并将其与用户名关联存储在数据库中。
向用户发送包含重置令牌的重置链接。
当用户点击重置链接时，验证重置令牌，并允许用户设置新密码。

强制所有用户重置密码： 最安全的方法是强制所有用户重置密码。你可以通过禁用所有旧密码，并要求用户在下次登录时重置密码来实现这一点。

禁用 PASSWORD() 函数： 在完成密码迁移后，你可以禁用 PASSWORD() 函数，以防止新的密码被使用不安全的算法加密。在 MySQL 8.0 中，PASSWORD() 函数已经被移除。在旧版本中，你可以通过修改 MySQL 源代码并重新编译来禁用 PASSWORD() 函数 (不推荐，风险较高)。更好的做法是在应用程序层面阻止使用该函数。

代码示例：应用程序层面的密码安全

在应用程序层面，永远不要直接调用 PASSWORD() 函数。应该使用编程语言提供的安全哈希库，例如 PHP 的 password_hash() 和 password_verify() 函数，或者 Python 的 bcrypt 或 scrypt 库。

以下是一个 PHP 示例，演示如何使用 password_hash() 和 password_verify() 函数来安全地存储和验证密码：

<?php

// 注册用户
$password = $_POST['password']; // 从表单获取用户密码

// 使用 password_hash() 函数对密码进行哈希
$hashed_password = password_hash($password, PASSWORD_DEFAULT);

// 将哈希后的密码存储到数据库中
// ...

// 登录用户
$username = $_POST['username'];
$password = $_POST['password'];

// 从数据库中获取哈希后的密码
$hashed_password = // ... 从数据库获取 hashed_password

// 使用 password_verify() 函数验证密码
if (password_verify($password, $hashed_password)) {
  // 密码验证成功
  // ...
} else {
  // 密码验证失败
  // ...
}

?>

这段代码使用了 password_hash() 函数来生成一个安全的哈希密码，并使用 password_verify() 函数来验证用户输入的密码是否与哈希密码匹配。 password_hash() 会自动使用安全的哈希算法（bcrypt 或 Argon2），并生成一个包含盐值的哈希字符串。 password_verify() 函数会自动从哈希字符串中提取盐值，并使用相同的哈希算法来验证密码。

`PASSWORD()` 函数：遗留问题与安全最佳实践

PASSWORD() 函数在 MySQL 的发展历程中扮演了重要的角色，但由于其固有的安全缺陷，已经不适合在现代应用中使用。理解 PASSWORD() 函数的工作原理和安全风险，有助于我们更好地保护数据库的安全。以下是一些安全最佳实践：

始终使用安全的哈希算法： 例如 bcrypt, Argon2, scrypt 等。
使用强盐： 盐值应该是随机的、唯一的，并且足够长。
迭代多次哈希： 迭代多次哈希可以增加破解密码的难度。
实施密码策略： 强制用户使用复杂的密码，例如最小长度、字符类型等。
定期更新密码： 建议用户定期更新密码。
使用双因素认证： 双因素认证可以提高账户的安全性。
监控数据库的安全： 定期检查数据库的安全日志，以及时发现和应对安全威胁。
避免在代码中硬编码密码： 应该将密码存储在安全的位置，例如环境变量或配置文件中。
教育用户安全意识： 告诉用户如何创建强密码，以及如何保护自己的账户安全。

面对历史，着眼未来

PASSWORD() 函数代表了早期密码存储技术的一个阶段。随着密码学和安全技术的不断发展，我们必须不断学习和更新知识，才能更好地保护我们的数据和系统。牢记 PASSWORD() 函数的教训，选择更安全的密码存储方案，并在应用程序和数据库层面采取适当的安全措施，才能构建更安全可靠的系统。

MySQL PASSWORD() 函数：旧版密码存储的基石与安全隐患

PASSWORD() 函数的定义与功能

PASSWORD() 函数的工作原理

PASSWORD() 函数在旧版 MySQL 密码存储中的应用

PASSWORD() 函数的安全性风险

如何检测和迁移使用 PASSWORD() 函数的密码