Python 开发中，使用bcrypt 或 Passlib 对系统用户密码进行哈希和验证处理

2024-08-21 11:26 由伍华聪发表于 #后端开发

在设计一个系统的时候，肯定都有会有用户身份认证的问题，一般对用户校验的时候，都是对用户存在数据库总的密码哈希值进行判断，从而避免密码泄露和反向解密，那么在Python 开发中，我们可以引入bcrypt 或 Passlib 对系统用户密码进行哈希和验证处理，以及介绍使用其他类库实现常规加解密处理操作。本篇随笔主要介绍bcrypt 和 Passlib 它们之间的差异，以及在实际使用中的一些代码供参考。

1、`bcrypt` 和 `Passlib的介绍`

bcrypt 和 Passlib 都是用于密码哈希和验证的 Python 库，但它们有一些显著的区别：

bcrypt:
- bcrypt 是一个专门用于实现 bcrypt 哈希算法的库。它相对简单，专注于单一功能，即对密码进行 bcrypt 哈希处理和验证。
- 适合只需要 bcrypt 哈希算法的场景。
- 提供的 API 简单直接，功能较少。
Passlib:
- Passlib 是一个更高级的密码哈希库，它支持多种哈希算法（如 bcrypt、PBKDF2、Argon2 等），并且提供了更丰富的功能。
- 适合需要支持多种密码哈希算法和策略的场景。
- 提供的 CryptContext 类可以方便地管理和迁移多个哈希算法。还提供了密码哈希的自动升级机制，以及对旧算法的弃用处理。

当你确定只需要使用 bcrypt 算法，并且不需要额外的复杂功能时，bcrypt 是一个合适的选择。它适合简单的项目，或者在需要直接控制 salt 等参数的情况下使用。

Passlib 适合复杂的项目，尤其是需要支持多个哈希算法或需要迁移哈希算法的场景。适合需要长期维护的项目，因为它提供了更多的配置和安全功能。

bcrypt: 灵活性较低，因为它只支持 bcrypt 算法。没有多种哈希算法选择或密码策略管理功能。使用简单，代码更直观。如果你只需要 bcrypt 算法，bcrypt 库可能更容易上手。

Passlib:提供了很高的灵活性和扩展性。可以根据需要切换和配置不同的哈希算法，管理复杂的密码策略。通过 CryptContext，可以轻松管理不同算法之间的过渡。功能强大但相对复杂，需要更深入的学习和理解。但它的高层 API 设计得很友好，一旦熟悉，可以简化很多常见任务。CryptContext 是其中一个用于管理多个哈希算法和密码哈希策略的类。

示例代码对比：

bcrypt 使用示例：

import bcrypt

password = b"supersecretpassword"
hashed = bcrypt.hashpw(password, bcrypt.gensalt())

# 验证密码
if bcrypt.checkpw(password, hashed):
    print("Password matches!")
else:
    print("Password does not match.")

Passlib 使用示例：

from passlib.context import CryptContext

# 创建一个 CryptContext 对象
pwd_context = CryptContext(schemes=["bcrypt"], deprecated="auto")

# 哈希密码
password = "my_secret_password"
hashed_password = pwd_context.hash(password)
print("Hashed password:", hashed_password)

# 验证密码
is_correct = pwd_context.verify(password, hashed_password)
if is_correct:
    print("密码正确")
else:
    print("密码错误")

定义了一个 CryptContext 对象，用于管理密码哈希算法。schemes=["bcrypt"] 表示你要使用 bcrypt 算法，而 deprecated="auto" 表示自动管理过时的哈希方案。

使用 pwd_context.hash() 方法对密码进行哈希处理。每次生成的哈希值都是唯一的，即使是相同的密码也会生成不同的哈希值。

使用 pwd_context.verify() 方法可以验证给定的密码与存储的哈希值是否匹配。

你还可以在创建 CryptContext 对象时传递更多参数来定制密码哈希行为，这种方法可以增强密码存储的安全性。例如：

pwd_context = CryptContext(
    schemes=["bcrypt"],
    bcrypt__rounds=12  # bcrypt 的哈希轮数，默认为 12
)

2、使用指定的salt进行加密

在 Passlib 中，bcrypt 算法默认会自动生成一个随机的 salt，这也是 bcrypt 的一种安全特性。如果你想使用指定的 salt 进行加密，需要注意的是，Passlib 并不直接支持通过指定 salt 来进行哈希处理，因为这可能会降低安全性。

不过，如果你确实需要使用指定的 salt 进行哈希处理，你可以使用以下的方式：

手动拼接 salt 和密码：可以手动拼接 salt 和密码，然后对结果进行哈希处理。但这种方法仅适用于了解风险并确保安全措施的场景。
使用 bcrypt 库：直接使用 bcrypt 库进行处理，它允许你传递一个指定的 salt。不过，注意这会有一定的安全风险。

1）使用 `bcrypt` 库指定 `salt`

如果你确实需要指定 salt，可以使用 bcrypt 库。

import bcrypt

# 指定的 salt（必须为 16 字节，前缀为 b"$2b$"）
salt = bcrypt.gensalt(rounds=12)  # 或者使用自定义的 16 字节 salt
print(f"Generated salt: {salt}")

# 要加密的密码
password = "my_secret_password"

# 使用指定的 salt 进行加密
hashed_password = bcrypt.hashpw(password.encode('utf-8'), salt)
print(f"Hashed password: {hashed_password}")

2）手动拼接 `salt` 和密码

如果你使用 Passlib，并想使用指定的 salt，可以手动拼接 salt 和密码，然后对这个组合结果进行哈希处理。这个方式一般不建议使用，因为它破坏了 bcrypt 的安全设计原则。

from passlib.context import CryptContext

# 创建一个 CryptContext 对象
pwd_context = CryptContext(schemes=["bcrypt"], deprecated="auto")

# 自定义 salt
custom_salt = "my_custom_salt"

# 拼接 salt 和密码
password = "my_secret_password"
password_with_salt = custom_salt + password

# 对拼接后的字符串进行哈希处理
hashed_password = pwd_context.hash(password_with_salt)
print("Hashed password with custom salt:", hashed_password)

注意事项

使用固定的 salt 会降低密码哈希的安全性，因为相同的 salt 和相同的密码会生成相同的哈希值。
bcrypt 的设计初衷是让每次生成的 salt 都不同，以此提高安全性。
如果你需要在特定的场景下使用固定的 salt，一定要确保你的系统有足够的其他安全措施。

同一密码，每次获得的hash值都会不同，那么有些人会问，如果通过pwd_context.hash获得的hash值，下一次能够对比正确吗？

回答是的，使用 pwd_context.hash() 生成的哈希值可以在后续对比中正确匹配，即使每次生成的哈希值看起来不同。Passlib 和 bcrypt 的设计确保了这一点。

自动生成的 salt：每次你使用 pwd_context.hash() 生成一个新的哈希值时，bcrypt 都会自动生成一个随机的 salt 并将其嵌入到生成的哈希值中。因此，即使对同一个密码进行多次哈希，每次生成的哈希值也会不同。
验证过程：在验证过程中，pwd_context.verify() 会自动从存储的哈希值中提取 salt 并重新计算哈希，然后将其与提供的哈希值进行比较。这意味着，即使哈希值不同，验证仍然能够成功匹配。

即使你每次运行 pwd_context.hash(password) 得到的哈希值不同（因为 salt 不同），pwd_context.verify(password, hashed_password) 仍然会返回 True，表示密码验证成功。

3、加密和解密处理

Passlib 主要用于密码哈希处理，并不支持加密和解密操作。如果你需要对字符串进行加密和解密，或者使用非对称加密，你需要使用其他库，例如 cryptography 或 PyCryptodome。

1）对称加密和解密

对于对称加密，你可以使用 cryptography 库中的 Fernet，它是基于 AES 算法的加密方案。

安装 cryptography 库

pip install cryptography

对称加密和解密示例

from cryptography.fernet import Fernet

# 生成密钥（注意：密钥需要安全存储）
key = Fernet.generate_key()
cipher = Fernet(key)

# 加密
message = "This is a secret message"
encrypted_message = cipher.encrypt(message.encode())
print("Encrypted:", encrypted_message)

# 解密
decrypted_message = cipher.decrypt(encrypted_message).decode()
print("Decrypted:", decrypted_message)

2）非对称加密和解密

对于非对称加密，你可以使用 cryptography 库中的 RSA 算法。通常，非对称加密用于加密较短的信息或加密对称密钥。

非对称加密和解密示例

from cryptography.hazmat.primitives.asymmetric import rsa, padding
from cryptography.hazmat.primitives import serialization, hashes

# 生成私钥和公钥
private_key = rsa.generate_private_key(
    public_exponent=65537,
    key_size=2048,
)

public_key = private_key.public_key()

# 加密
message = b"This is a secret message"
encrypted_message = public_key.encrypt(
    message,
    padding.OAEP(
        mgf=padding.MGF1(algorithm=hashes.SHA256()),
        algorithm=hashes.SHA256(),
        label=None
    )
)
print("Encrypted:", encrypted_message)

# 解密
decrypted_message = private_key.decrypt(
    encrypted_message,
    padding.OAEP(
        mgf=padding.MGF1(algorithm=hashes.SHA256()),
        algorithm=hashes.SHA256(),
        label=None
    )
)
print("Decrypted:", decrypted_message.decode())

3）保存和加载密钥

保存私钥:

private_pem = private_key.private_bytes(
    encoding=serialization.Encoding.PEM,
    format=serialization.PrivateFormat.TraditionalOpenSSL,
    encryption_algorithm=serialization.NoEncryption()
)
with open('private_key.pem', 'wb') as f:
    f.write(private_pem)

加载私钥:

with open('private_key.pem', 'rb') as f:
    private_key = serialization.load_pem_private_key(
        f.read(),
        password=None,
    )

保存公钥:

public_pem = public_key.public_bytes(
    encoding=serialization.Encoding.PEM,
    format=serialization.PublicFormat.SubjectPublicKeyInfo
)
with open('public_key.pem', 'wb') as f:
    f.write(public_pem)

加载公钥:

with open('public_key.pem', 'rb') as f:
    public_key = serialization.load_pem_public_key(f.read())

我们在开发过程总，可以根据需求选择合适的加密方式和库，并妥善管理密钥。

1、bcrypt 和 Passlib的介绍