MySQL高级函数之：`PASSWORD()`：其在旧版密码存储中的应用与安全风险。

好的，没问题。

MySQL高级函数之：PASSWORD()：其在旧版密码存储中的应用与安全风险

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()。虽然这个函数在现代MySQL版本中已经不推荐使用，但在遗留系统中，它仍然可能活跃着。了解它的工作原理、曾经的应用场景以及它带来的安全风险，对于理解MySQL的演进以及维护老旧系统至关重要。

PASSWORD() 函数的定义与工作原理

PASSWORD()函数是一个MySQL内置函数，用于对字符串进行单向哈希加密。这意味着，你可以使用PASSWORD()将一个明文密码转换为一串看似随机的字符，但无法通过哈希值反向推导出原始密码。

其基本语法如下：

PASSWORD(str)

其中 str 是要加密的字符串，通常是用户的密码。

PASSWORD()函数的底层实现基于MySQL特定的哈希算法。早期MySQL版本中，它使用一种较为简单的哈希算法，这种算法现在被认为是不安全的。具体来说，PASSWORD() 函数返回的是一个41字节的字符串，该字符串是 * 加上 SHA1 算法生成的 40 字节的十六进制哈希值。 如果传入的参数是 NULL，则返回 NULL。

代码示例：

SELECT PASSWORD('mypassword');

执行结果类似于：

*6BB4837EB74329105EE4568DDA7DC67ED2CA2AD9

可以看到，PASSWORD() 函数将明文密码 ‘mypassword’ 转换成了一串以 ‘*’ 开头的哈希值。

PASSWORD() 在旧版密码存储中的应用

在早期版本的MySQL中，PASSWORD()函数常常被用于用户密码的存储。用户注册时，将用户的明文密码通过PASSWORD()函数进行加密，然后将加密后的哈希值存储在数据库中。用户登录时，将用户输入的密码再次通过PASSWORD()函数进行加密，然后将加密后的哈希值与数据库中存储的哈希值进行比较，如果两者一致，则认为用户密码正确。

示例数据库表结构：

CREATE TABLE users (
  id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
  username VARCHAR(50) UNIQUE NOT NULL,
  password VARCHAR(41) NOT NULL  -- 存储 PASSWORD() 加密后的密码
);

用户注册示例：

INSERT INTO users (username, password) VALUES ('testuser', PASSWORD('securepassword'));

用户登录验证示例：

SELECT * FROM users WHERE username = 'testuser' AND password = PASSWORD('securepassword');

如果查询结果返回一行数据，则表示用户登录成功。

PASSWORD() 的安全风险

虽然PASSWORD()函数在早期MySQL中被广泛使用，但它存在严重的安全漏洞，使其不适合用于现代密码存储：

1. 哈希算法过时且脆弱： PASSWORD() 使用的哈希算法相对简单，容易受到彩虹表攻击和暴力破解攻击。攻击者可以预先计算出常见密码的哈希值，然后通过比对哈希值来破解密码。
2. 缺乏盐值 (Salt)： PASSWORD() 函数没有使用盐值。这意味着对于相同的密码，PASSWORD() 函数总是生成相同的哈希值。攻击者可以轻松地识别出相同的密码，并利用字典攻击来破解密码。盐值是指在哈希之前，向密码中添加一段随机字符串。这可以增加密码的复杂度，防止彩虹表攻击。
3. 容易受到中间人攻击： 如果在用户和服务器之间存在中间人攻击，攻击者可以截获用户输入的密码，然后使用PASSWORD()函数生成哈希值，并将其发送到服务器。服务器会将该哈希值与数据库中存储的哈希值进行比较，如果两者一致，则认为用户密码正确，从而导致攻击者成功登录。

演示PASSWORD()易受攻击的例子（仅用于演示目的，请勿在生产环境中使用）：

假设我们有两用户使用了相同的密码 ‘123456’:

INSERT INTO users (username, password) VALUES ('user1', PASSWORD('123456'));
INSERT INTO users (username, password) VALUES ('user2', PASSWORD('123456'));

SELECT * FROM users;

你会发现两个用户的 password 字段的值是完全相同的。 这使得攻击者如果破解了一个用户的密码，就能直接用相同的哈希值尝试登录其他用户。

表格：PASSWORD() 的安全风险总结

风险点	描述	缓解措施
哈希算法过时	使用了脆弱的哈希算法，容易被破解。	使用更安全的哈希算法，如bcrypt, Argon2, scrypt。
缺乏盐值	对于相同的密码，总是生成相同的哈希值。	为每个密码生成一个随机的盐值，并将盐值与哈希值一起存储。
容易受到中间人攻击	中间人可以截获密码，然后生成哈希值并发送到服务器。	使用HTTPS协议来加密用户和服务器之间的通信。

替代方案：更安全的密码存储方法

鉴于PASSWORD()函数的安全风险，现代密码存储应该采用更安全的方案。以下是一些推荐的替代方案：

1. 使用内置的哈希函数： MySQL 5.7及更高版本提供了SHA2()函数，可以生成SHA-224, SHA-256, SHA-384, SHA-512等不同长度的哈希值。 虽然比 PASSWORD() 安全，但仍然需要配合盐值使用。

   示例：

   -- 创建包含盐值字段的表
   CREATE TABLE users_sha2 (
     id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
     username VARCHAR(50) UNIQUE NOT NULL,
     password_hash VARCHAR(128) NOT NULL,  -- 存储 SHA2() 加密后的密码
     salt VARCHAR(64) NOT NULL -- 存储随机盐值
   );
   
   -- 生成随机盐值
   SELECT UNHEX(SHA2(RAND(), 512));
   
   -- 插入用户数据（需要应用程序端生成盐值并存储）
   -- 假设盐值是 'random_salt'
   INSERT INTO users_sha2 (username, password_hash, salt)
   VALUES ('testuser', SHA2(CONCAT('random_salt', 'securepassword'), 512), 'random_salt');
   
   -- 验证用户密码 (同样需要在应用程序端拼接盐值)
   SELECT * FROM users_sha2 WHERE username = 'testuser' AND password_hash = SHA2(CONCAT(salt, 'securepassword'), 512);

2. 使用专用的密码哈希库： 最佳实践是使用专门为密码哈希设计的库，如bcrypt, scrypt, Argon2。 这些库通常提供更强的哈希算法、自动加盐以及抵抗特定攻击的机制。

   bcrypt示例 (需要应用程序语言支持，如PHP, Python等)：

   在PHP中，你可以使用 password_hash() 和 password_verify() 函数来实现bcrypt密码哈希：

   <?php
   // 用户注册
   $password = 'securepassword';
   $hashedPassword = password_hash($password, PASSWORD_BCRYPT);
   
   // 将 $hashedPassword 存储到数据库中
   
   // 用户登录验证
   $userInputPassword = 'securepassword';
   $storedHashedPassword = $hashedPassword; // 从数据库中取出存储的哈希密码
   
   if (password_verify($userInputPassword, $storedHashedPassword)) {
       echo "Password is valid!";
   } else {
       echo "Invalid password.";
   }
   ?>

   这种方法将密码哈希的复杂性转移到应用程序层面，而不是依赖数据库的内置函数。

3. 使用框架提供的密码管理功能： 许多现代Web框架 (如Laravel, Django, Spring) 都提供了内置的密码管理功能，这些功能通常会使用bcrypt或其他安全的哈希算法来存储密码。

从 PASSWORD() 迁移到更安全的方案

如果你的系统仍然在使用PASSWORD()函数来存储密码，那么迁移到更安全的方案是至关重要的。迁移过程可能比较复杂，需要仔细规划：

1. 评估风险： 评估当前系统存在的安全风险，并确定迁移的优先级。
2. 选择新的密码存储方案： 选择一个适合你的应用程序和安全要求的密码存储方案。

3. 更新用户密码： 可以采用以下策略更新用户密码：

   • 渐进式迁移： 当用户登录时，验证他们的旧密码，然后使用新的哈希算法重新哈希密码并保存。这样可以逐步更新所有用户的密码。
   • 强制重置密码： 要求所有用户重置密码。这需要用户采取主动行动，但可以确保所有密码都使用新的哈希算法。
4. 更新代码： 修改应用程序代码，使用新的密码存储方案进行用户注册和登录验证。
5. 测试： 在生产环境中部署之前，对新的密码存储方案进行彻底的测试。

代码示例 (渐进式迁移 – 假设使用SHA2()):

在登录验证时，先尝试使用新的哈希算法验证密码，如果验证失败，则尝试使用旧的PASSWORD()函数验证密码，如果验证成功，则使用新的哈希算法重新哈希密码并保存：

<?php
// 假设 $username 和 $password 是用户输入的用户名和密码
// 假设 $user 是从数据库中获取的用户信息

$user = // 从数据库中获取用户信息

if ($user) {
    // 1. 尝试使用新的 SHA2 算法验证密码
    if (hash_equals($user['password_hash'], hash('sha512', $user['salt'] . $password))) {
        // 密码验证成功，登录用户
        echo "Login successful (SHA2)!n";
    } else {
        // 2. 如果 SHA2 验证失败，尝试使用旧的 PASSWORD() 函数验证密码
        if ($user['password'] === '*' . strtoupper(sha1($password))) { // 假设旧密码存储以'*'开头
            // 旧密码验证成功，使用新的 SHA2 算法重新哈希密码
            $newSalt = bin2hex(random_bytes(32));  // 生成新的随机盐值
            $newPasswordHash = hash('sha512', $newSalt . $password);

            // 更新数据库中的密码哈希值和盐值
            // ... (执行数据库更新操作，将 $newPasswordHash 和 $newSalt 存储到用户表中)

            echo "Login successful (PASSWORD()), password upgraded to SHA2!n";
            // 登录用户
        } else {
            // 密码验证失败
            echo "Login failed.n";
        }
    }
} else {
    echo "User not found.n";
}
?>

表格：迁移步骤

步骤	描述
1. 评估风险	确定当前系统存在的安全风险以及迁移的优先级。
2. 选择方案	选择一个适合你的应用程序和安全要求的密码存储方案。
3. 更新用户密码	制定更新用户密码的策略，例如渐进式迁移或强制重置密码。
4. 更新代码	修改应用程序代码，使用新的密码存储方案进行用户注册和登录验证。
5. 测试	在生产环境中部署之前，对新的密码存储方案进行彻底的测试。

结论：安全是第一要务

PASSWORD()函数在MySQL的历史中扮演了一个角色，但由于其固有的安全缺陷，已经不再适用于现代密码存储。为了保护用户数据，必须使用更安全的密码哈希算法和方案，并采取适当的迁移措施。请记住，安全是持续的努力，需要不断评估和改进。

密码安全的实践总结：永远不要使用过时的密码哈希函数；盐值是必不可少的安全措施；选择合适的哈希算法并定期更新。