單純的雜湊運算已無法有效防止密碼被破解，透過以下技巧可以有效抵禦彩虹表攻擊、大規模離線暴力破解，以及部分資料外洩所帶來的風險。
- 鹽值（Salt）： 加入隨機性
- 迭代（Iteration）：增加破解運算成本
- Pepper：使用額外的秘密值
Salt
- 定義：鹽值是一個隨機生成的字串，在雜湊前與輸入（通常是密碼）結合，改變雜湊的輸出結果。每次雜湊時，鹽值通常不同，且會與雜湊值一起儲存。
- 作用：
- 確保即使相同的輸入（密碼）也產生不同的雜湊值，防止某些攻擊方式。
- 鹽值本身不需保密，通常與雜湊值一起儲存在資料庫中。
- 例子：
- 密碼：”myPassword”
- 鹽值：X7y9z0w2k4m6n8p0（隨機生成）
- 結合後：”myPassword+X7y9z0w2k4m6n8p0″
- 計算雜湊：SHA-256(“myPassword+X7y9z0w2k4m6n8p0”) = abc123…
- 儲存：[鹽值: X7y9z0w2k4m6n8p0, 雜湊值: abc123…]
不加鹽值的風險
- 問題 1：相同密碼產生相同雜湊：
- 一般雜湊函數（如 SHA-256）是確定性的，相同輸入總是產生相同輸出。
- 例如：所有使用 “myPassword” 的用戶，他們的 SHA-256 雜湊值都是 34819d7bee…。
- 如果駭客竊取資料庫，看到相同的雜湊值，就知道這些用戶密碼相同。
- 問題 2：彩虹表攻擊（Rainbow Table Attack）：
- 駭客可能使用彩虹表（預計算的雜湊值對應表），將常見密碼（如 “password123″）和其雜湊值儲存。
- 竊取資料庫後，駭客比對雜湊值即可反查密碼。
- 例如：如果資料庫儲存 34819d7bee…，駭客查彩虹表，立即知道對應密碼是 “myPassword”。
- 問題 3：暴力破解簡單：
- 常見密碼（如 “123456”）的雜湊值可能已被預計算，駭客可快速破解。
加鹽值如何提高安全性
- 防止相同密碼產生相同雜湊：
- 每個用戶的密碼都與一個獨特的隨機鹽值結合，即使密碼相同，雜湊值也不同。
- 例如：
- 用戶 A：密碼 “myPassword”，鹽值 X7y9z0w2，雜湊 abc123…
- 用戶 B：密碼 “myPassword”，鹽值 k4m6n8p0，雜湊 def456…
- 駭客無法從相同雜湊值推測密碼相同。
- 阻斷彩虹表攻擊：
- 彩虹表是針對純密碼的預計算雜湊表，加入隨機鹽值後，駭客必須為每個鹽值重新計算彩虹表，這幾乎不可能（因為鹽值數量龐大）。
- 例如：駭客的彩虹表可能包含 “myPassword” -> 34819d7bee…，但不會包含 “myPassword+X7y9z0w2” -> abc123…。
- 增加破解難度：
- 駭客必須針對每個用戶的鹽值單獨進行暴力破解（逐一嘗試所有可能密碼），而不是用通用的彩虹表。
- 結合 Bcrypt 等慢速雜湊函數（有工作因子），破解一個密碼可能需要數秒，破解整個資料庫則需要數年。
比較加鹽和不加鹽
假設一個網站儲存用戶密碼，比較不加鹽值和加鹽值的效果。
不加鹽值（不安全）
- 用戶 A 和 B 都用密碼 “myPassword”。
- 網站用 SHA-256 計算雜湊：
user A：SHA-256("myPassword") = 34819d7bee...user B：SHA-256("myPassword") = 34819d7bee...
- 資料庫儲存：
user A: 34819d7bee...user B: 34819d7bee... - 風險：
- 駭客竊取資料庫，看到相同雜湊值，立即知道 A 和 B 密碼相同。
- 駭客用彩虹表查 34819d7bee…，找到對應密碼 “myPassword”，帳號被破解。
加鹽值（安全）
- 用戶 A 和 B 都用密碼 “myPassword”，但網站用 Bcrypt（內建鹽值）。
- 計算過程：
user A：salt= X7y9z0w2，Bcrypt => $2b$12$X7y9z0w2...abc123...user B：salt= k4m6n8p0，Bcrypt => $2b$12$k4m6n8p0...def456...
- 資料庫儲存：
user A: $2b$12$X7y9z0w2...abc123...user B: $2b$12$k4m6n8p0...def456... - 安全性：
- 即使密碼相同，雜湊值不同，駭客無法看出 A 和 B 密碼相同。
- 彩虹表無效，因為駭客需為每個鹽值重新計算表。
- Bcrypt 的慢速計算（工作因子）使暴力破解耗時巨大。
驗證過程
- 用戶 A 登錄，輸入 “myPassword”：
- 網站取出儲刚刚完成
- 網站用儲存的鹽值 X7y9z0w2 和 Bcrypt 重新計算雜湊，比對與 $2b$12$X7y9z0w2…abc123… 一致，驗證通過。
Iteration
- 迭代是指將某個雜湊演算法（例如 MD5）應用於輸入資料（密碼 + 鹽值）多次，而不是僅執行一次。
- 每次迭代的輸出會作為下一次迭代的輸入，如此反覆進行指定的次數（在 phpass 的 MD5 模式中為 8192 次）。
- 範例流程（簡化）：
- 初始輸入：password + salt
- 第 1 次：MD5(password + salt) = hash1
- 第 2 次：MD5(hash1) = hash2
- …
- 第 8192 次：MD5(hash8191) = final_hash
- 資源影響
- 假設單次 MD5 計算耗時 1 微秒，8192 次迭代總計約 8192 × 1 微秒 = 8.192 毫秒（0.008192 秒）。
- 對於單個密碼雜湊或驗證，這種延遲對使用者幾乎無感（人類感知不到 10 毫秒以下的延遲）。
- 即使在高負載場景（如網站同時處理數百個登錄請求），8 毫秒的單次計算對伺服器負擔也不算大。
Pepper
實現：hash = MD5(pepper + password + salt)。
補充鹽值：鹽值儲存在資料庫，容易被攻擊者獲取；pepper 是一個全局秘密值，儲存在伺服器端（如配置文件），即使資料庫洩漏，沒有 pepper 也難以破解。