Java でパスワードを安全にハッシュする方法
機密性の高いユーザー情報を扱うアプリケーションでは、パスワードを保護することが重要です。パスワードのハッシュ化は、パスワードが復号化されて平文で保存されることを防ぐ一方向の暗号化方法を提供します。
シナリオ:
パスワードをハッシュして、パスワードをハッシュ化して、パスワードを平文で保存したいと考えています。データベース、追加のランダムソルトを追加セキュリティ。
解決策:
Java ランタイム環境 (JRE) には、PBKDF2 (パスワードベースのキー導出関数 2) を使用したパスワード ハッシュの機能が組み込まれています。このメソッドは堅牢なパスワード保護を提供します。実装方法は次のとおりです。
SecureRandom random = new SecureRandom(); byte[] salt = new byte[16]; random.nextBytes(salt); KeySpec spec = new PBEKeySpec("password".toCharArray(), salt, 65536, 128); SecretKeyFactory f = SecretKeyFactory.getInstance("PBKDF2WithHmacSHA1"); byte[] hash = f.generateSecret(spec).getEncoded(); Base64.Encoder enc = Base64.getEncoder(); System.out.printf("salt: %s%n", enc.encodeToString(salt)); System.out.printf("hash: %s%n", enc.encodeToString(hash));
PBKDF2 は、パスワード、ランダム ソルト、およびコスト パラメーターを取得してハッシュを計算します。コスト パラメーターはハッシュの計算強度を制御します。コストが高くなるとハッシュは遅くなりますが、セキュリティは強化されます。
セキュリティをさらに強化するには、次のようなユーティリティ クラスの使用を検討してください。
import java.security.NoSuchAlgorithmException; import java.security.SecureRandom; import java.security.spec.InvalidKeySpecException; import java.security.spec.KeySpec; import java.util.Arrays; import java.util.Base64; import java.util.regex.Matcher; import java.util.regex.Pattern; import javax.crypto.SecretKeyFactory; import javax.crypto.spec.PBEKeySpec; /** * Utility class for PBKDF2 password authentication */ public final class PasswordAuthentication { // Constants public static final String ID = "$"; public static final int DEFAULT_COST = 16; private static final String ALGORITHM = "PBKDF2WithHmacSHA1"; private static final int SIZE = 128; private static final Pattern layout = Pattern.compile("\\$(\d\d?)\$(.{43})"); // Instance variables private final SecureRandom random; private final int cost; /** * Constructor with default cost */ public PasswordAuthentication() { this(DEFAULT_COST); } /** * Constructor with specified cost * * @param cost the exponential computational cost of hashing a password, 0 to 30 */ public PasswordAuthentication(int cost) { iterations(cost); // Validate cost this.cost = cost; this.random = new SecureRandom(); } private static int iterations(int cost) { if ((cost < 0) || (cost > 30)) { throw new IllegalArgumentException("cost: " + cost); } return 1 << cost; } /** * Hash a password for storage * * @return a secure authentication token to be stored for later authentication */ public String hash(char[] password) { byte[] salt = new byte[SIZE / 8]; random.nextBytes(salt); byte[] dk = pbkdf2(password, salt, 1 << cost); byte[] hash = new byte[salt.length + dk.length]; System.arraycopy(salt, 0, hash, 0, salt.length); System.arraycopy(dk, 0, hash, salt.length, dk.length); Base64.Encoder enc = Base64.getUrlEncoder().withoutPadding(); return ID + cost + '$' + enc.encodeToString(hash); } /** * Authenticate with a password and a stored password token * * @return true if the password and token match */ public boolean authenticate(char[] password, String token) { Matcher m = layout.matcher(token); if (!m.matches()) { throw new IllegalArgumentException("Invalid token format"); } int iterations = iterations(Integer.parseInt(m.group(1))); byte[] hash = Base64.getUrlDecoder().decode(m.group(2)); byte[] salt = Arrays.copyOfRange(hash, 0, SIZE / 8); byte[] check = pbkdf2(password, salt, iterations); int zero = 0; for (int idx = 0; idx < check.length; ++idx) { zero |= hash[salt.length + idx] ^ check[idx]; } return zero == 0; } private static byte[] pbkdf2(char[] password, byte[] salt, int iterations) { KeySpec spec = new PBEKeySpec(password, salt, iterations, SIZE); try { SecretKeyFactory f = SecretKeyFactory.getInstance(ALGORITHM); return f.generateSecret(spec).getEncoded(); } catch (NoSuchAlgorithmException ex) { throw new IllegalStateException("Missing algorithm: " + ALGORITHM, ex); } catch (InvalidKeySpecException ex) { throw new IllegalStateException("Invalid SecretKeyFactory", ex); } } }
このユーティリティ クラスは、パスワードをハッシュする (hash) およびユーザーを認証する (authenticate) ためのメソッドを提供します。カスタマイズ可能な計算コスト パラメーターを使用し、保護を強化するためにランダム ソルトを組み込みます。このユーティリティを利用すると、Java アプリケーションにパスワードを安全に保存して検証できます。
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