MySQL函数：`PASSWORD()`旧版密码加密函数，并解释其不安全之处。 - 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：历史、缺陷与安全替代方案

各位同学，今天我们来深入探讨 MySQL 中一个历史悠久的函数：PASSWORD()。这个函数曾经是 MySQL 用来加密用户密码的标准方式，但随着密码学的发展和攻击技术的进步，它已经变得非常不安全。在今天的讲座中，我们将详细了解 PASSWORD() 函数的工作原理、它存在的安全缺陷，以及更安全的替代方案。

`PASSWORD()` 函数：曾经的密码守护者

PASSWORD() 函数的作用很简单：接收一个字符串作为输入，返回一个加密后的字符串。它的语法如下：

PASSWORD(str)

其中 str 是要加密的明文密码。

这个函数在 MySQL 4.1 版本之前，是服务器端进行用户认证的主要方式。当用户创建一个新的账号时，管理员会使用 PASSWORD() 函数对用户的密码进行加密，并将加密后的密码存储在 mysql.user 表中。当用户尝试登录时，服务器会再次使用 PASSWORD() 函数对用户输入的密码进行加密，然后将加密后的结果与存储在 mysql.user 表中的密码进行比较。如果两者匹配，则用户认证成功。

示例：

-- 创建一个用户，并使用 PASSWORD() 函数加密密码
CREATE USER 'testuser'@'localhost' IDENTIFIED BY PASSWORD('mypassword');

-- 查看 mysql.user 表中的密码
SELECT User, Password FROM mysql.user WHERE User = 'testuser';

执行上面的 SQL 语句后，你会在 mysql.user 表中看到 Password 列的值并不是 mypassword，而是经过 PASSWORD() 函数加密后的字符串，例如 *6BB4837EB74329105EE4568DDA7DC67ED2CA2AD9。

代码演示（模拟密码验证）：

为了更好地理解 PASSWORD() 函数的使用，我们可以模拟一下密码验证的过程：

import mysql.connector
import hashlib

def password_mysql_41(password):
    """
    模拟 MySQL 4.1 之前的 PASSWORD() 函数的加密过程。
    实际上 MySQL 4.1 之前的实现更复杂，这里简化展示核心逻辑。
    """
    if password is None:
        return None

    # 使用 SHA1 进行哈希
    stage1 = hashlib.sha1(password.encode('utf-8')).digest()
    stage2 = hashlib.sha1(stage1).hexdigest().upper()
    return "*" + stage2

# 连接到 MySQL 数据库
mydb = mysql.connector.connect(
  host="localhost",
  user="root",  # 替换为你的用户名
  password="yourpassword", # 替换为你的密码
  database="mysql"
)

mycursor = mydb.cursor()

# 假设从数据库中获取的密码是 PASSWORD() 加密后的结果
hashed_password_from_db = "*6BB4837EB74329105EE4568DDA7DC67ED2CA2AD9"  # 假设的密码

# 用户输入的密码
user_input_password = "mypassword"

# 使用 PASSWORD() 函数对用户输入的密码进行加密 (这里我们使用模拟的函数)
hashed_input_password = password_mysql_41(user_input_password)

# 比较加密后的密码
if hashed_input_password == hashed_password_from_db:
    print("密码验证成功！")
else:
    print("密码验证失败！")

mycursor.close()
mydb.close()

这段 Python 代码首先定义了一个 password_mysql_41 函数，它模拟了 MySQL 4.1 之前的 PASSWORD() 函数的加密过程。然后，代码连接到 MySQL 数据库，并从数据库中获取一个假设的密码（这个密码是使用 PASSWORD() 函数加密后的结果）。接下来，代码获取用户输入的密码，并使用 password_mysql_41 函数对用户输入的密码进行加密。最后，代码比较加密后的用户输入密码和从数据库中获取的密码。如果两者匹配，则输出 "密码验证成功！"，否则输出 "密码验证失败！"。

注意：

在 MySQL 4.1 之后，PASSWORD() 函数的实现方式发生了变化，不再使用这种简单的 SHA1 哈希。
这段代码只是为了演示 PASSWORD() 函数的使用和密码验证的过程，实际应用中不应该使用这种不安全的加密方式。

`PASSWORD()` 函数的致命缺陷

尽管 PASSWORD() 函数在早期 MySQL 版本中发挥了重要的作用，但它存在着严重的安全缺陷，使得它不再适用于现代应用：

单向哈希算法: PASSWORD() 函数使用的是单向哈希算法，这意味着它可以将密码转换为一个无法逆向计算的哈希值。但是，由于 PASSWORD() 函数使用的哈希算法过于简单，容易受到彩虹表攻击。彩虹表是一种预先计算好的哈希值和密码的对应关系表。攻击者可以使用彩虹表来快速查找 PASSWORD() 函数加密后的密码对应的明文密码。
没有加盐: PASSWORD() 函数在加密密码时没有使用盐（salt）。盐是一个随机字符串，它与密码一起进行哈希，以增加密码的复杂度。如果没有盐，即使攻击者无法使用彩虹表直接查找密码，他们仍然可以使用暴力破解的方式来尝试不同的密码，直到找到与哈希值匹配的密码。由于 PASSWORD() 函数没有使用盐，攻击者可以更容易地破解密码。
算法已知: PASSWORD() 函数使用的加密算法是公开的，这意味着攻击者可以很容易地编写程序来模拟 PASSWORD() 函数的加密过程，从而更容易地破解密码。
已经被弃用: 从 MySQL 5.7.5 开始，PASSWORD() 函数已经被弃用。在 MySQL 8.0 中，PASSWORD() 函数已经被移除。这意味着如果在新的 MySQL 版本中使用 PASSWORD() 函数，会收到警告或错误。

表格：PASSWORD() 函数的缺陷总结

缺陷	描述
单向哈希算法	使用简单的单向哈希算法，容易受到彩虹表攻击。
没有加盐	在加密密码时没有使用盐，容易受到暴力破解攻击。
算法已知	加密算法是公开的，攻击者可以很容易地模拟加密过程。
已经被弃用	从 MySQL 5.7.5 开始，`PASSWORD()` 函数已经被弃用，在 MySQL 8.0 中已经被移除。

更安全的替代方案：拥抱现代密码学

由于 PASSWORD() 函数存在着严重的安全缺陷，因此不应该再使用它来加密密码。相反，我们应该使用更安全的替代方案，例如：

SHA256 和 双SHA256 函数: MySQL 提供了 SHA2() 函数，可以使用 SHA-256 或其他更强的 SHA-2 算法。虽然 SHA2() 比 PASSWORD() 更安全，但它仍然没有加盐。因此，最佳实践是 手动加盐，并使用 SHA2() 函数进行哈希。另一种常见的旧方案是使用 双SHA256，即将哈希结果再次哈希。

示例（手动加盐并使用 SHA2() 函数）：

import mysql.connector
import hashlib
import os

def generate_salt():
    """生成一个随机盐"""
    return os.urandom(16).hex() # 16字节随机盐，转换为十六进制字符串

def hash_password(password, salt):
    """使用 SHA256 和盐对密码进行哈希"""
    salted_password = salt + password
    hashed_password = hashlib.sha256(salted_password.encode('utf-8')).hexdigest()
    return hashed_password

# 连接到 MySQL 数据库
mydb = mysql.connector.connect(
  host="localhost",
  user="root",  # 替换为你的用户名
  password="yourpassword", # 替换为你的密码
  database="yourdatabase"  # 替换为你的数据库名
)

mycursor = mydb.cursor()

# 用户注册流程
username = "newuser"
password = "securepassword"

# 1. 生成盐
salt = generate_salt()

# 2. 使用盐和 SHA256 对密码进行哈希
hashed_password = hash_password(password, salt)

# 3. 将用户名、盐和哈希后的密码存储到数据库中
sql = "INSERT INTO users (username, salt, hashed_password) VALUES (%s, %s, %s)"
val = (username, salt, hashed_password)
mycursor.execute(sql, val)
mydb.commit()

print(mycursor.rowcount, "记录插入成功。")

# 用户登录验证流程 (示例)
login_username = "newuser"
login_password = "securepassword"

# 1. 从数据库中获取用户的盐和哈希后的密码
sql = "SELECT salt, hashed_password FROM users WHERE username = %s"
val = (login_username,)
mycursor.execute(sql, val)
result = mycursor.fetchone()

if result:
    stored_salt, stored_hashed_password = result

    # 2. 使用存储的盐和用户输入的密码进行哈希
    hashed_login_password = hash_password(login_password, stored_salt)

    # 3. 比较哈希后的密码
    if hashed_login_password == stored_hashed_password:
        print("登录成功！")
    else:
        print("密码错误！")
else:
    print("用户不存在！")

mycursor.close()
mydb.close()

这段 Python 代码演示了如何手动生成盐，并使用盐和 SHA256 函数对密码进行哈希。它还展示了用户注册和登录验证的流程。关键点在于，盐是随机生成的，并与哈希后的密码一起存储在数据库中。在验证密码时，需要从数据库中获取盐，并使用盐和用户输入的密码重新进行哈希，然后将哈希后的结果与存储在数据库中的哈希后的密码进行比较。

bcrypt: bcrypt 是一个专门用于密码哈希的库。它使用了一种称为 Blowfish 的加密算法，并且内置了加盐功能。 bcrypt 被认为是目前最安全的密码哈希算法之一。

示例（使用 bcrypt）：

import bcrypt

def hash_password(password):
    """使用 bcrypt 对密码进行哈希"""
    # 生成盐
    salt = bcrypt.gensalt()

    # 使用 bcrypt 对密码进行哈希
    hashed_password = bcrypt.hashpw(password.encode('utf-8'), salt)

    return hashed_password

def verify_password(password, hashed_password):
    """验证密码"""
    return bcrypt.checkpw(password.encode('utf-8'), hashed_password)

# 用户注册流程
password = "securepassword"

# 1. 使用 bcrypt 对密码进行哈希
hashed_password = hash_password(password)

print("哈希后的密码:", hashed_password)

# 用户登录验证流程
login_password = "securepassword"

# 1. 验证密码
if verify_password(login_password, hashed_password):
    print("登录成功！")
else:
    print("密码错误！")

这段 Python 代码使用了 bcrypt 库来对密码进行哈希和验证。 bcrypt.gensalt() 函数用于生成盐，bcrypt.hashpw() 函数用于对密码进行哈希，bcrypt.checkpw() 函数用于验证密码。 bcrypt 库会自动处理盐的生成和存储，因此我们不需要手动管理盐。

安装 bcrypt:

在使用 bcrypt 之前，需要先安装它：

pip install bcrypt

Argon2: Argon2 是一个现代的密码哈希算法，被设计为抵御各种攻击，包括彩虹表攻击、暴力破解攻击和侧信道攻击。它在密码哈希竞赛中胜出，被认为是 bcrypt 的一个有力的竞争者。

示例（使用 Argon2）：

import argon2

def hash_password(password):
    """使用 Argon2 对密码进行哈希"""
    ph = argon2.PasswordHasher()
    hashed_password = ph.hash(password)
    return hashed_password

def verify_password(password, hashed_password):
    """验证密码"""
    ph = argon2.PasswordHasher()
    try:
        ph.verify(hashed_password, password)
        return True
    except argon2.exceptions.VerifyMismatchError:
        return False

# 用户注册流程
password = "securepassword"

# 1. 使用 Argon2 对密码进行哈希
hashed_password = hash_password(password)

print("哈希后的密码:", hashed_password)

# 用户登录验证流程
login_password = "securepassword"

# 1. 验证密码
if verify_password(login_password, hashed_password):
    print("登录成功！")
else:
    print("密码错误！")

这段 Python 代码使用了 argon2 库来对密码进行哈希和验证。 argon2.PasswordHasher() 创建了一个密码哈希器， ph.hash() 函数用于对密码进行哈希， ph.verify() 函数用于验证密码。

安装 Argon2:

在使用 Argon2 之前，需要先安装它：

pip install argon2-cffi

选择哪个算法？

bcrypt: 如果你对安全性有很高的要求，并且希望使用一个经过广泛测试和验证的算法，那么 bcrypt 是一个不错的选择。
Argon2: 如果你希望使用一个更现代的算法，并且希望抵御各种攻击，那么 Argon2 是一个不错的选择。
SHA256 (手动加盐): 在资源有限或者需要兼容旧系统的场景下，手动加盐的 SHA256 也是一个可以考虑的方案，但安全性不如 bcrypt 和 Argon2。

表格：密码哈希算法比较

算法	优点	缺点
bcrypt	经过广泛测试和验证，内置加盐功能，安全性高。	相对较慢。
Argon2	现代算法，抵御各种攻击，可配置参数，灵活性高。	相对较新，可能不如 bcrypt 那么广泛地被测试和验证。
SHA256+盐	易于实现，在各种编程语言中都有现成的库。	需要手动管理盐，安全性不如 bcrypt 和 Argon2。

迁移旧密码：安全过渡的艺术

如果你的应用程序仍然在使用 PASSWORD() 函数来加密密码，那么你需要尽快将密码迁移到更安全的算法。密码迁移是一个复杂的过程，需要仔细规划和执行，以避免数据丢失和安全漏洞。

以下是一些密码迁移的建议：

逐步迁移: 不要一次性迁移所有密码，而是逐步迁移。可以先迁移新注册用户的密码，然后逐步迁移旧用户的密码。
双重哈希: 在迁移过程中，可以同时存储旧密码和新密码。当用户登录时，首先尝试使用新算法验证密码。如果验证失败，则尝试使用旧算法验证密码。如果旧密码验证成功，则将密码迁移到新算法，并更新数据库中的密码。
用户提示: 可以提示用户修改密码，以便将密码迁移到新算法。
监控: 在迁移过程中，需要密切监控系统，以确保没有出现数据丢失和安全漏洞。

示例（双重哈希迁移）：

import mysql.connector
import bcrypt
import hashlib

def password_mysql_41(password):
    """
    模拟 MySQL 4.1 之前的 PASSWORD() 函数的加密过程。
    """
    if password is None:
        return None

    # 使用 SHA1 进行哈希
    stage1 = hashlib.sha1(password.encode('utf-8')).digest()
    stage2 = hashlib.sha1(stage1).hexdigest().upper()
    return "*" + stage2

def hash_password_bcrypt(password):
    """使用 bcrypt 对密码进行哈希"""
    # 生成盐
    salt = bcrypt.gensalt()

    # 使用 bcrypt 对密码进行哈希
    hashed_password = bcrypt.hashpw(password.encode('utf-8'), salt)

    return hashed_password

def verify_password_bcrypt(password, hashed_password):
    """验证 bcrypt 密码"""
    return bcrypt.checkpw(password.encode('utf-8'), hashed_password)

# 连接到 MySQL 数据库
mydb = mysql.connector.connect(
  host="localhost",
  user="root",  # 替换为你的用户名
  password="yourpassword", # 替换为你的密码
  database="yourdatabase"  # 替换为你的数据库名
)

mycursor = mydb.cursor()

def authenticate_user(username, password):
    """
    用户认证函数，支持旧密码和新密码。
    """
    sql = "SELECT id, password, bcrypt_password FROM users WHERE username = %s"
    val = (username,)
    mycursor.execute(sql, val)
    result = mycursor.fetchone()

    if result:
        user_id, old_password, bcrypt_password = result

        # 1. 尝试使用 bcrypt 验证密码
        if bcrypt_password: # 如果已经迁移到了 bcrypt
            if verify_password_bcrypt(password, bcrypt_password):
                print("bcrypt 认证成功！")
                return True

        # 2. 如果 bcrypt 验证失败，尝试使用旧的 PASSWORD() 函数验证密码
        hashed_password_old = password_mysql_41(password)
        if hashed_password_old == old_password:
            print("旧密码认证成功！")

            # 3. 迁移密码到 bcrypt
            new_bcrypt_password = hash_password_bcrypt(password)
            sql = "UPDATE users SET bcrypt_password = %s WHERE id = %s"
            val = (new_bcrypt_password, user_id)
            mycursor.execute(sql, val)
            mydb.commit()
            print("密码已迁移到 bcrypt!")
            return True

        # 密码错误
        print("密码错误！")
        return False
    else:
        print("用户不存在！")
        return False

# 示例用法
username = "testuser" # 假设的用户名
password = "oldpassword" # 假设的旧密码

#  模拟： 假设数据库中 users 表有 username, password(PASSWORD() 加密), bcrypt_password 三个字段
#  假设 testuser 的 password 字段的值是 PASSWORD('oldpassword') 的结果
#  并且 bcrypt_password 字段的值是 NULL (表示尚未迁移)

#  调用认证函数
authenticate_user(username, password)

mycursor.close()
mydb.close()

这段 Python 代码演示了如何使用双重哈希进行密码迁移。它首先尝试使用 bcrypt 验证密码。如果验证失败，则尝试使用旧的 PASSWORD() 函数验证密码。如果旧密码验证成功，则将密码迁移到 bcrypt，并更新数据库中的 bcrypt_password 字段。注意，这个代码只是一个示例，实际应用中需要根据具体情况进行修改。

总结：安全是持续的旅程

今天我们深入了解了 MySQL 中的 PASSWORD() 函数，以及它存在的安全缺陷。我们学习了如何使用更安全的替代方案，例如 bcrypt 和 Argon2，来保护用户的密码。记住，密码安全是一个持续的旅程，我们需要不断学习新的技术，并采取适当的措施来保护我们的应用程序和用户的数据。

选择现代密码学方案，定期审查安全策略，关注行业安全动态。

MySQL PASSWORD() 函数：历史、缺陷与安全替代方案

PASSWORD() 函数：曾经的密码守护者

PASSWORD() 函数的致命缺陷