shiro編碼和加密代碼詳解

更新時間：2017年09月20日 09:27:39 作者：動力節(jié)點

Shiro提供了base64和16進制字符串編碼/解碼的API支持，方便一些編碼解碼操作。下面通過實例代碼給大家詳解shiro編碼和加密知識，感興趣的朋友一起看看吧

涉及到密碼存儲問題上，應(yīng)該加密/生成密碼摘要存儲，而不是存儲明文密碼。比如之前的600w csdn賬號泄露對用戶可能造成很大損失，因此應(yīng)加密/生成不可逆的摘要方式存儲。

編碼/解碼

Shiro提供了base64和16進制字符串編碼/解碼的API支持，方便一些編碼解碼操作。Shiro內(nèi)部的一些數(shù)據(jù)的存儲/表示都使用了base64和16進制字符串。

Java代碼

String str = "hello"; 
String base64Encoded = Base64.encodeToString(str.getBytes()); 
String str2 = Base64.decodeToString(base64Encoded); 
Assert.assertEquals(str, str2);

通過如上方式可以進行base64編碼/解碼操作，更多API請參考其Javadoc。

Java代碼

String str = "hello"; 
String base64Encoded = Hex.encodeToString(str.getBytes()); 
String str2 = new String(Hex.decode(base64Encoded.getBytes())); 
Assert.assertEquals(str, str2);

通過如上方式可以進行16進制字符串編碼/解碼操作，更多API請參考其Javadoc。

還有一個可能經(jīng)常用到的類CodecSupport，提供了toBytes(str, "utf-8") / toString(bytes, "utf-8")用于在byte數(shù)組/String之間轉(zhuǎn)換。

散列算法

散列算法一般用于生成數(shù)據(jù)的摘要信息，是一種不可逆的算法，一般適合存儲密碼之類的數(shù)據(jù)，常見的散列算法如MD5、SHA等。一般進行散列時最好提供一個salt（鹽），比如加密密碼“admin”，產(chǎn)生的散列值是“21232f297a57a5a743894a0e4a801fc3”，可以到一些md5解密網(wǎng)站很容易的通過散列值得到密碼“admin”，即如果直接對密碼進行散列相對來說破解更容易，此時我們可以加一些只有系統(tǒng)知道的干擾數(shù)據(jù)，如用戶名和ID（即鹽）；這樣散列的對象是“密碼+用戶名+ID”，這樣生成的散列值相對來說更難破解。

Java代碼

String str = "hello"; 
String salt = "123"; 
String md5 = new Md5Hash(str, salt).toString();//還可以轉(zhuǎn)換為 toBase64()/toHex()

如上代碼通過鹽“123”MD5散列“hello”。另外散列時還可以指定散列次數(shù)，如2次表示：md5(md5(str))：“new Md5Hash(str, salt, 2).toString()”。

Java代碼

String str = "hello"; 
String salt = "123"; 
String sha1 = new Sha256Hash(str, salt).toString();

使用SHA256算法生成相應(yīng)的散列數(shù)據(jù)，另外還有如SHA1、SHA512算法。

Shiro還提供了通用的散列支持：

Java代碼

String str = "hello"; 
String salt = "123"; 
//內(nèi)部使用MessageDigest 
String simpleHash = new SimpleHash("SHA-1", str, salt).toString();

通過調(diào)用SimpleHash時指定散列算法，其內(nèi)部使用了Java的MessageDigest實現(xiàn)。

為了方便使用，Shiro提供了HashService，默認(rèn)提供了DefaultHashService實現(xiàn)。

Java代碼

DefaultHashService hashService = new DefaultHashService(); //默認(rèn)算法SHA-512 
hashService.setHashAlgorithmName("SHA-512"); 
hashService.setPrivateSalt(new SimpleByteSource("123")); //私鹽，默認(rèn)無 
hashService.setGeneratePublicSalt(true);//是否生成公鹽，默認(rèn)false 
hashService.setRandomNumberGenerator(new SecureRandomNumberGenerator());//用于生成公鹽。默認(rèn)就這個 
hashService.setHashIterations(1); //生成Hash值的迭代次數(shù) 
 
HashRequest request = new HashRequest.Builder() 
      .setAlgorithmName("MD5").setSource(ByteSource.Util.bytes("hello")) 
      .setSalt(ByteSource.Util.bytes("123")).setIterations(2).build(); 
String hex = hashService.computeHash(request).toHex();

1、首先創(chuàng)建一個DefaultHashService，默認(rèn)使用SHA-512算法；

2、可以通過hashAlgorithmName屬性修改算法；

3、可以通過privateSalt設(shè)置一個私鹽，其在散列時自動與用戶傳入的公鹽混合產(chǎn)生一個新鹽；

4、可以通過generatePublicSalt屬性在用戶沒有傳入公鹽的情況下是否生成公鹽；

5、可以設(shè)置randomNumberGenerator用于生成公鹽；

6、可以設(shè)置hashIterations屬性來修改默認(rèn)加密迭代次數(shù)；

7、需要構(gòu)建一個HashRequest，傳入算法、數(shù)據(jù)、公鹽、迭代次數(shù)。

SecureRandomNumberGenerator用于生成一個隨機數(shù)：

Java代碼

SecureRandomNumberGenerator randomNumberGenerator = 
   new SecureRandomNumberGenerator(); 
randomNumberGenerator.setSeed("123".getBytes()); 
String hex = randomNumberGenerator.nextBytes().toHex();

加密/解密

Shiro還提供對稱式加密/解密算法的支持，如AES、Blowfish等；當(dāng)前還沒有提供對非對稱加密/解密算法支持，未來版本可能提供。

AES算法實現(xiàn)：

Java代碼

AesCipherService aesCipherService = new AesCipherService(); 
aesCipherService.setKeySize(128); //設(shè)置key長度 
//生成key 
Key key = aesCipherService.generateNewKey(); 
String text = "hello"; 
//加密 
String encrptText =  
aesCipherService.encrypt(text.getBytes(), key.getEncoded()).toHex(); 
//解密 
String text2 = 
 new String(aesCipherService.decrypt(Hex.decode(encrptText), key.getEncoded()).getBytes()); 
Assert.assertEquals(text, text2);

更多算法請參考示例com.github.zhangkaitao.shiro.chapter5.hash.CodecAndCryptoTest。

PasswordService/CredentialsMatcher

Shiro提供了PasswordService及CredentialsMatcher用于提供加密密碼及驗證密碼服務(wù)。

Java代碼

public interface PasswordService { 
  //輸入明文密碼得到密文密碼 
  String encryptPassword(Object plaintextPassword) throws IllegalArgumentException; 
}

Java代碼

public interface CredentialsMatcher { 
  //匹配用戶輸入的token的憑證（未加密）與系統(tǒng)提供的憑證（已加密） 
  boolean doCredentialsMatch(AuthenticationToken token, AuthenticationInfo info); 
}

Shiro默認(rèn)提供了PasswordService實現(xiàn)DefaultPasswordService；CredentialsMatcher實現(xiàn)PasswordMatcher及HashedCredentialsMatcher（更強大）。

DefaultPasswordService配合PasswordMatcher實現(xiàn)簡單的密碼加密與驗證服務(wù)

1、定義Realm（com.github.zhangkaitao.shiro.chapter5.hash.realm.MyRealm）

Java代碼

public class MyRealm extends AuthorizingRealm { 
  private PasswordService passwordService; 
  public void setPasswordService(PasswordService passwordService) { 
    this.passwordService = passwordService; 
  } 
   //省略doGetAuthorizationInfo，具體看代碼  
  @Override 
  protected AuthenticationInfo doGetAuthenticationInfo(AuthenticationToken token) throws AuthenticationException { 
    return new SimpleAuthenticationInfo( 
        "wu", 
        passwordService.encryptPassword("123"), 
        getName()); 
  } 
}

為了方便，直接注入一個passwordService來加密密碼，實際使用時需要在Service層使用passwordService加密密碼并存到數(shù)據(jù)庫。

2、ini配置（shiro-passwordservice.ini）

Java代碼

[main] 
passwordService=org.apache.shiro.authc.credential.DefaultPasswordService 
hashService=org.apache.shiro.crypto.hash.DefaultHashService 
passwordService.hashService=$hashService 
hashFormat=org.apache.shiro.crypto.hash.format.Shiro1CryptFormat 
passwordService.hashFormat=$hashFormat 
hashFormatFactory=org.apache.shiro.crypto.hash.format.DefaultHashFormatFactory 
passwordService.hashFormatFactory=$hashFormatFactory 
passwordMatcher=org.apache.shiro.authc.credential.PasswordMatcher 
passwordMatcher.passwordService=$passwordService 
myRealm=com.github.zhangkaitao.shiro.chapter5.hash.realm.MyRealm 
myRealm.passwordService=$passwordService 
myRealm.credentialsMatcher=$passwordMatcher 
securityManager.realms=$myRealm

2.1、passwordService使用DefaultPasswordService，如果有必要也可以自定義；

2.2、hashService定義散列密碼使用的HashService，默認(rèn)使用DefaultHashService（默認(rèn)SHA-256算法）；

2.3、hashFormat用于對散列出的值進行格式化，默認(rèn)使用Shiro1CryptFormat，另外提供了Base64Format和HexFormat，對于有salt的密碼請自定義實現(xiàn)ParsableHashFormat然后把salt格式化到散列值中；

2.4、hashFormatFactory用于根據(jù)散列值得到散列的密碼和salt；因為如果使用如SHA算法，那么會生成一個salt，此salt需要保存到散列后的值中以便之后與傳入的密碼比較時使用；默認(rèn)使用DefaultHashFormatFactory；

2.5、passwordMatcher使用PasswordMatcher，其是一個CredentialsMatcher實現(xiàn)；

2.6、將credentialsMatcher賦值給myRealm，myRealm間接繼承了AuthenticatingRealm，其在調(diào)用getAuthenticationInfo方法獲取到AuthenticationInfo信息后，會使用credentialsMatcher來驗證憑據(jù)是否匹配，如果不匹配將拋出IncorrectCredentialsException異常。

另外可以參考配置shiro-jdbc-passwordservice.ini，提供了JdbcRealm的測試用例，測試前請先調(diào)用sql/shiro-init-data.sql初始化用戶數(shù)據(jù)。

如上方式的缺點是：salt保存在散列值中；沒有實現(xiàn)如密碼重試次數(shù)限制。

HashedCredentialsMatcher實現(xiàn)密碼驗證服務(wù)

Shiro提供了CredentialsMatcher的散列實現(xiàn)HashedCredentialsMatcher，和之前的PasswordMatcher不同的是，它只用于密碼驗證，且可以提供自己的鹽，而不是隨機生成鹽，且生成密碼散列值的算法需要自己寫，因為能提供自己的鹽。

1、生成密碼散列值

此處我們使用MD5算法，“密碼+鹽（用戶名+隨機數(shù)）”的方式生成散列值：

Java代碼

String algorithmName = "md5"; 
String username = "liu"; 
String password = "123"; 
String salt1 = username; 
String salt2 = new SecureRandomNumberGenerator().nextBytes().toHex(); 
int hashIterations = 2;  
SimpleHash hash = new SimpleHash(algorithmName, password, salt1 + salt2, hashIterations); 
String encodedPassword = hash.toHex();

如果要寫用戶模塊，需要在新增用戶/重置密碼時使用如上算法保存密碼，將生成的密碼及salt2存入數(shù)據(jù)庫（因為我們的散列算法是：md5(md5(密碼+username+salt2))）。

2、生成Realm（com.github.zhangkaitao.shiro.chapter5.hash.realm.MyRealm2）

Java代碼

protected AuthenticationInfo doGetAuthenticationInfo(AuthenticationToken token) throws AuthenticationException { 
  String username = "liu"; //用戶名及salt1 
  String password = "202cb962ac59075b964b07152d234b70"; //加密后的密碼 
  String salt2 = "202cb962ac59075b964b07152d234b70"; 
SimpleAuthenticationInfo ai =  
    new SimpleAuthenticationInfo(username, password, getName()); 
  ai.setCredentialsSalt(ByteSource.Util.bytes(username+salt2)); //鹽是用戶名+隨機數(shù) 
    return ai; 
}

此處就是把步驟1中生成的相應(yīng)數(shù)據(jù)組裝為SimpleAuthenticationInfo，通過SimpleAuthenticationInfo的credentialsSalt設(shè)置鹽，HashedCredentialsMatcher會自動識別這個鹽。

如果使用JdbcRealm，需要修改獲取用戶信息（包括鹽）的sql：“select password, password_salt from users where username = ?”，而我們的鹽是由username+password_salt組成，所以需要通過如下ini配置（shiro-jdbc-hashedCredentialsMatcher.ini）修改：

Java代碼

jdbcRealm.saltStyle=COLUMN 
jdbcRealm.authenticationQuery=select password, concat(username,password_salt) from users where username = ? 
jdbcRealm.credentialsMatcher=$credentialsMatcher

1、saltStyle表示使用密碼+鹽的機制，authenticationQuery第一列是密碼，第二列是鹽；

2、通過authenticationQuery指定密碼及鹽查詢SQL；

此處還要注意Shiro默認(rèn)使用了apache commons BeanUtils，默認(rèn)是不進行Enum類型轉(zhuǎn)型的，此時需要自己注冊一個Enum轉(zhuǎn)換器“BeanUtilsBean.getInstance().getConvertUtils().register(new EnumConverter(), JdbcRealm.SaltStyle.class);”具體請參考示例“com.github.zhangkaitao.shiro.chapter5.hash.PasswordTest”中的代碼。

另外可以參考配置shiro-jdbc-passwordservice.ini，提供了JdbcRealm的測試用例，測試前請先調(diào)用sql/shiro-init-data.sql初始化用戶數(shù)據(jù)。

3、ini配置（shiro-hashedCredentialsMatcher.ini）

Java代碼

[main] 
credentialsMatcher=org.apache.shiro.authc.credential.HashedCredentialsMatcher 
credentialsMatcher.hashAlgorithmName=md5 
credentialsMatcher.hashIterations=2 
credentialsMatcher.storedCredentialsHexEncoded=true 
myRealm=com.github.zhangkaitao.shiro.chapter5.hash.realm.MyRealm2 
myRealm.credentialsMatcher=$credentialsMatcher 
securityManager.realms=$myRealm

1、通過credentialsMatcher.hashAlgorithmName=md5指定散列算法為md5，需要和生成密碼時的一樣；

2、credentialsMatcher.hashIterations=2，散列迭代次數(shù)，需要和生成密碼時的意義；

3、credentialsMatcher.storedCredentialsHexEncoded=true表示是否存儲散列后的密碼為16進制，需要和生成密碼時的一樣，默認(rèn)是base64；

此處最需要注意的就是HashedCredentialsMatcher的算法需要和生成密碼時的算法一樣。另外HashedCredentialsMatcher會自動根據(jù)AuthenticationInfo的類型是否是SaltedAuthenticationInfo來獲取credentialsSalt鹽。

4、測試用例請參考com.github.zhangkaitao.shiro.chapter5.hash.PasswordTest。

密碼重試次數(shù)限制

如在1個小時內(nèi)密碼最多重試5次，如果嘗試次數(shù)超過5次就鎖定1小時，1小時后可再次重試，如果還是重試失敗，可以鎖定如1天，以此類推，防止密碼被暴力破解。我們通過繼承HashedCredentialsMatcher，且使用Ehcache記錄重試次數(shù)和超時時間。

com.github.zhangkaitao.shiro.chapter5.hash.credentials.RetryLimitHashedCredentialsMatcher：

Java代碼

public boolean doCredentialsMatch(AuthenticationToken token, AuthenticationInfo info) { 
    String username = (String)token.getPrincipal(); 
    //retry count + 1 
    Element element = passwordRetryCache.get(username); 
    if(element == null) { 
      element = new Element(username , new AtomicInteger(0)); 
      passwordRetryCache.put(element); 
    } 
    AtomicInteger retryCount = (AtomicInteger)element.getObjectValue(); 
    if(retryCount.incrementAndGet() > 5) { 
      //if retry count > 5 throw 
      throw new ExcessiveAttemptsException(); 
    } 
 
    boolean matches = super.doCredentialsMatch(token, info); 
    if(matches) { 
      //clear retry count 
      passwordRetryCache.remove(username); 
    } 
    return matches; 
}

如上代碼邏輯比較簡單，即如果密碼輸入正確清除cache中的記錄；否則cache中的重試次數(shù)+1，如果超出5次那么拋出異常表示超出重試次數(shù)了。

總結(jié)

以上所述是小編給大家介紹的shiro編碼和加密，希望對大家有所幫助，如果大家有任何疑問請給我留言，小編會及時回復(fù)大家的。在此也非常感謝大家對腳本之家網(wǎng)站的支持！

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