简介

1password是一个十分优良的明码管理软件，有了它你能够轻松对你的明码进行治理，从而不必再思考明码泄露的问题，据1password官网介绍，它的底层应用的是PBKDF2算法对明码进行加密。

那么PBKDF2是何方神圣呢？它有什么长处能够让1password得以青眼呢？一起来看看吧。

PBKDF2和PBKDF1

PBKDF的全称是Password-Based Key Derivation Function，简略的说，PBKDF就是一个明码衍生的工具。既然有PBKDF2那么就必定有PBKDF1，那么他们两个的区别是什么呢？

PBKDF2是PKCS系列的规范之一，具体来说他是PKCS#5的2.0版本，同样被作为RFC 2898公布。它是PBKDF1的替代品，为什么会代替PBKDF1呢？那是因为PBKDF1只能生成160bits长度的key，在计算机性能疾速倒退的明天，曾经不可能满足咱们的加密须要了。所以被PBKDF2替换了。

在2017年公布的RFC 8018（PKCS #5 v2.1）中，是倡议是用PBKDF2作为明码hashing的规范。

PBKDF2和PBKDF1次要是用来避免明码暴力破解的，所以在设计中退出了对算力的主动调整，从而抵挡暴力破解的可能性。

PBKDF2的工作流程

PBKDF2实际上就是将伪散列函数PRF（pseudorandom function）利用到输出的明码、salt中，生成一个散列值，而后将这个散列值作为一个加密key，利用到后续的加密过程中，以此类推，将这个过程反复很屡次，从而减少了明码破解的难度，这个过程也被称为是明码增强。

咱们看一个规范的PBKDF2工作的流程图：

从图中能够看到，初始的明码跟salt通过PRF的操作生成了一个key，而后这个key作为下一次加密的输出和明码再次通过PRF操作，生成了后续的key，这样反复很屡次，生成的key再做异或操作，生成了最终的T，而后把这些最终生成的T合并，生成最终的明码。

依据2000年的倡议，一般来说这个遍历次数要达到1000次以上，才算是平安的。当然这个次数也会随着CPU计算能力的增强发生变化。这个次数能够依据安全性的要求自行调整。

有了遍历之后，为什么还须要加上salt呢？加上salt是为了避免对明码进行彩虹表攻打。也就是说攻击者不能预选计算好特定明码的hash值，因为不能提前预测，所以安全性得以进步。规范salt的长度举荐是64bits，美国国家标准与技术研究所举荐的salt长度是128 bits。

详解PBKDF2的key生成流程

下面一大节，咱们以一种通俗易懂的形式通知大家，PBKDF2到底是怎么工作的。一般来说，理解到这一层也就够了，然而如果你想更加深刻，理解PBKDF2的key生成的底层原理，那么还请关注这一大节。

咱们下面介绍了PBKDF2是一个生成衍生key的函数，作为一个函数，那么就有输出和输入，咱们先看下PBKDF2的定义：

DK = PBKDF2(PRF, Password, Salt, c, dkLen)

PBKDF2有5个函数，咱们看下各个参数代表什么意思：

• PRF 是一个伪随机散列函数，咱们能够依据须要对其进行替换，比方替换成为HMAC函数。
• Password 是主明码用来生成衍生key。
• Salt是一个bits序列，用来对明码加盐。
• c 是循环的次数。
• dkLen 是生成的key要求的bits长度。
• DK是最初生成的衍生key。

在上一节中，咱们能够看到其实最初的衍生key是由好几局部组成的，上图中的每一个T都代表着衍生key的一部分，最初将这些T合并起来就失去了最终的衍生key，其公式如下：

DK = T1 + T2 + ⋯ + Tdklen/hlenTi = F(Password, Salt, c, i)

下面的F是c次遍历的异或链。其公式如下：

F(Password, Salt, c, i) = U1 ^ U2 ^ ⋯ ^ Uc

其中：

U1 = PRF(Password, Salt + INT_32_BE(i))U2 = PRF(Password, U1)⋮Uc = PRF(Password, Uc−1)

HMAC明码碰撞

如果PBKDF2的PRF应用的是HMAC的话，那么将会发送一些很有意思的问题。对于HMAC来说，如果明码的长度大于HMAC能够承受的范畴，那么该明码会首先被做一次hash运算，而后hash过后的字符串会被作为HMAC的输出。

咱们举个例子，如果用户输出的明码是：

    Password: plnlrtfpijpuhqylxbgqiiyipieyxvfsavzgxbbcfusqkozwpngsyejqlmjsytrmd

通过一次HMAC-SHA1运算之后，失去：

    SHA1 (hex): 65426b585154667542717027635463617226672a

将其转换成为字符串失去：

    SHA1 (ASCII): eBkXQTfuBqp'cTcar&g*

所以说，如果应用PBKDF2-HMAC-SHA1的加密形式的话，上面两个明码生成衍生key是一样的。

    "plnlrtfpijpuhqylxbgqiiyipieyxvfsavzgxbbcfusqkozwpngsyejqlmjsytrmd"    "eBkXQTfuBqp'cTcar&g*"

PBKDF2的毛病

尽管PBKDF2能够通过调节循环遍历的次数来进步明码破解的难度。然而能够为其研制非凡的处理器，只须要很少的RAM就能够对其进行破解。为此bcrypt 和 scrypt 等依赖于大量RAM的加密算法，这样就导致那些便宜的ASIC处理器无用武之地。

总结

以上就是PBKDF2的简略介绍，想要具体理解更多的敌人，能够参考我的其余对于密码学的文章。

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