專為密碼儲存和金鑰衍生設計的密碼雜湊函數（Password Hashing Functions），它們比通用雜湊函數（如 SHA-256）更適合保護密碼，因為它們內建鹽值（Salt）、慢速計算（抗暴力破解）和部分具記憶體密集特性（抗硬體攻擊）。常見的有 Bcrypt、PBKDF2 、Scrypt、Argon2
1. Bcrypt
介紹：
- 1999 年由 Niels Provos 和 David Mazières 設計，基於 Blowfish 對稱加密演算法。
- 廣泛應用於 Web 應用（如 PHP、Ruby、Node.js）的密碼儲存。
用途：
- 網站用戶密碼儲存（如資料庫）。
- 簡單易用的密碼雜湊方案。
格式說明：
bcrypt 的哈希輸出遵循模組化密碼格式（Modular Crypt Format）
結構：$2b$<cost>$<salt><hash>
- $2b：算法標識，表示使用 bcrypt（早期版本可能為 $2a 或 $2y）。
- <cost>：工作因子的對數（2 進位），以兩位數字表示，例如 12 表示 2^12 次迭代。
- <salt>：22 字元 Base64 編碼的 16 字節鹽值（使用 ./A-Za-z0-9 字符集）。
- <hash>：31 字元 Base64 編碼的哈希值，包含密碼與鹽值的計算結果。
範例： $2b$12$abcdefghijklmnopqrstuvwxz1234567890abcdefghijk
- 算法：bcrypt
- 成本因子：12（2^12 次迭代）
- 鹽值：abcdefghijklmnopqrstuv（22 字元）
- 哈希值：wxz1234567890abcdefghijk（31 字元）
優缺點：
- 優點：成熟穩定，實現簡單，普及度高。
- 缺點：設計較老（1999 年），抗硬體攻擊能力有限。
2. PBKDF2（Password-Based Key Derivation Function 2）
介紹：
- 2000 年由 RSA Laboratories 提出，基於現有雜湊函數（如 SHA-256）設計。
- 用於密碼儲存和金鑰衍生，廣泛應用於加密標準。
用途：
- 密碼儲存（如資料庫）。
- 金鑰衍生（如 AES 加密金鑰）。
- 標準化應用（如 WPA2、TrueCrypt）。
格式說明：
PBKDF2 本身不定義標準的字符串格式，輸出通常是原始二進位數據或十六進位編碼。常見應用中，會將鹽值、迭代次數和哈希值一起存儲，格式由實現決定。
結構：<algorithm>$<iterations>$<salt>$<hash>
- <algorithm>：底層哈希算法，如 pbkdf2-sha256。
- <iterations>：迭代次數，如 100000。
- <salt>：Base64 或十六進位編碼的鹽值。
- <hash>：Base64 或十六進位編碼的哈希值。
範例（自定義格式）：
pbkdf2-sha256$100000$4d0c7b9e8f2a3b4c5d6e7f8091a2b3c4$8c7b9e8f2a3b4c5d6e7f8091a2b3c4d5e6f7a8b9
- 算法：PBKDF2 with SHA-256
- 迭代次數：100,000
- 鹽值：4d0c7b9e8f2a3b4c5d6e7f8091a2b3c4（16 字節，十六進位）
- 哈希值：8c7b9e8f2a3b4c5d6e7f8091a2b3c4d5e6f7a8b9（32 字節，十六進位）
優缺點：
- 優點：標準化（NIST 認可），支援多種雜湊函數，廣泛相容。
- 缺點：記憶體需求低，抗硬體攻擊弱，逐漸被 Argon2 取代。
3. Scrypt
介紹：
- 2009 年由 Colin Percival 設計，最初為 Tarsnap 備份系統開發，後用於密碼儲存和金鑰衍生。
- 以記憶體密集為特色，專為抗硬體攻擊（如 GPU/ASIC）打造。
用途：
- 密碼儲存（如網站資料庫）。
- 金鑰衍生（如加密硬碟）。
- 加密貨幣挖礦（如萊特幣）。
格式說明：
scrypt 沒有標準化的字符串格式，輸出通常是二進位或十六進位數據。應用中常自定義格式，包含算法、參數、鹽值和哈希值。
結構：scrypt$<N>$<r>$<p>$<salt>$<hash>
- <N>：CPU/記憶體成本（2 的冪，如 16384）。
- <r>：記憶體塊大小（如 8）。
- <p>：並行度（如 1）。
- <salt>：Base64 或十六進位編碼的鹽值。
- <hash>：Base64 或十六進位編碼的哈希值。
範例：
scrypt$16384$8$1$4d0c7b9e8f2a3b4c5d6e7f8091a2b3c4$8c7b9e8f2a3b4c5d6e7f8091a2b3c4d5
- 算法：scrypt
- N：16384（2^14）
- r：8
- p：1
- 鹽值：4d0c7b9e8f2a3b4c5d6e7f8091a2b3c4（十六進位）
- 哈希值：8c7b9e8f2a3b4c5d6e7f8091a2b3c4d5（十六進位）
優缺點：
- 優點：記憶體密集，抗硬體攻擊強。
- 缺點：配置複雜，普及度低於 Bcrypt。
4. Argon2
介紹：
- 2015 年贏得密碼雜湊競賽（Password Hashing Competition），由 Alex Biryukov 等設計。
- 現代密碼雜湊函數的首選，取代 Bcrypt 和 Scrypt。
- 有三個變體：Argon2d（抗硬體攻擊）、Argon2i（抗側信道攻擊）、Argon2id（混合，推薦）。
用途：
- 密碼儲存（網站、應用）。
- 金鑰衍生（加密系統）。
格式說明
Argon2 遵循標準化的模組化密碼格式
結構：$<algorithm>$v=<version>$m=<memory>,t=<iterations>,p=<parallelism>$<salt>$<hash>
- <algorithm>：argon2i, argon2d 或 argon2id。
- <version>：算法版本（通常為 19，即 0x13）。
- <memory>：記憶體使用量（KB）。
- <iterations>：迭代次數。
- <parallelism>：並行執行緒數。
- <salt>：Base64 編碼的鹽值。
- <hash>：Base64 編碼的哈希值。
範例：
$argon2id$v=19$m=65536,t=3,p=4$4d0c7b9e8f2a3b4c5d6e7f80$8c7b9e8f2a3b4c5d6e7f8091a2b3c4d5
- 算法：Argon2id
- 版本：19
- 記憶體：65536 KB（64 MB）
- 迭代次數：3
- 並行度：4
- 鹽值：4d0c7b9e8f2a3b4c5d6e7f80（十六進位，Base64 編碼）
- 哈希值：8c7b9e8f2a3b4c5d6e7f8091a2b3c4d5（十六進位，Base64 編碼）
優缺點：
- 優點：最現代，安全性最高，靈活配置。
- 缺點：較新，普及度稍低，配置需專業知識。
比較表格
| 特性 | Bcrypt | PBKDF2 | Scrypt | Argon2 (Argon2id) |
|---|---|---|---|---|
| 設計年份 | 1999 | 2000 | 2009 | 2015 |
| 基礎演算法 | Blowfish | 任意雜湊（如 SHA-256） | Salsa20/8 | Keccak（SHA-3 相關） |
| 記憶體密集 | 否（低記憶體） | 否（低記憶體） | 是（可調） | 是（可調） |
| 鹽值 | 內建隨機鹽值 | 支援隨機鹽值 | 內建隨機鹽值 | 內建隨機鹽值 |
| 計算速度 | 慢（可調工作因子） | 慢（可調迭代次數） | 慢（可調記憶體/迭代） | 慢（可調記憶體/迭代） |
| 安全性 | 高（但抗硬體攻擊弱） | 高（但抗硬體攻擊弱） | 高（抗硬體攻擊） | 最高（抗硬體、側信道） |
| 用途 | 密碼儲存 | 密碼儲存、金鑰衍生 | 密碼儲存、金鑰衍生 | 密碼儲存、金鑰衍生 |
| 普及度 | 廣泛 | 廣泛（標準化應用） | 中等（加密貨幣常見） | 新興，逐漸普及 |