第五章：shiro密码加密

在涉及到密码存储问题上，应该加密/生成密码摘要存储，而不是存储明文密码。比如之前的600w csdn账号泄露对用户可能造成很大损失，因此应加密/生成不可逆的摘要方式存储。

5.1 编码/解码

Shiro提供了base64和16进制字符串编码/解码的API支持，方便一些编码解码操作。Shiro内部的一些数据的存储/表示都使用了base64和16进制字符串。

String str = "hello";
String base64Encoded = Base64.encodeToString(str.getBytes());
String str2 = Base64.decodeToString(base64Encoded);
Assert.assertEquals(str, str2);  //Junit4中的方法

通过如上方式可以进行base64编码/解码操作，更多API请参考其Javadoc。

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

通过如上方式可以进行16进制字符串编码/解码操作，更多API请参考其Javadoc。

还有一个可能经常用到的类CodecSupport，提供了toBytes(str, "utf-8") / toString(bytes, "utf-8")用于在byte数组/String之间转换。

5.2 散列算法

散列算法一般用于生成数据的摘要信息，是一种不可逆的算法，一般适合存储密码之类的数据，常见的散列算法如MD5、SHA等。一般进行散列时最好提供一个salt（盐），比如加密密码“admin”，产生的散列值是“21232f297a57a5a743894a0e4a801fc3”，可以到一些md5解密网站很容易的通过散列值得到密码“admin”，即如果直接对密码进行散列相对来说破解更容易，此时我们可以加一些只有系统知道的干扰数据，如用户名和ID（即盐）；这样散列的对象是“密码+用户名+ID”，这样生成的散列值相对来说更难破解。

Shiro还提供了通用的散列支持：

String str = "hello";
String salt = "123";
//内部使用MessageDigest
String simpleHash = new SimpleHash("MD5", str, salt,1024).toString();   

通过调用SimpleHash时指定散列算法，其内部使用了Java的MessageDigest实现。

5.4 PasswordService/CredentialsMatcher

Shiro提供了PasswordService及CredentialsMatcher用于提供加密密码及验证密码服务。

public interface PasswordService {
    //输入明文密码得到密文密码
    String encryptPassword(Object plaintextPassword) throws IllegalArgumentException;
}  

public interface CredentialsMatcher {
    //匹配用户输入的token的凭证（未加密）与系统提供的凭证（已加密）
    boolean doCredentialsMatch(AuthenticationToken token, AuthenticationInfo info);
}   

Shiro默认提供了PasswordService实现DefaultPasswordService；CredentialsMatcher实现PasswordMatcher及HashedCredentialsMatcher（更强大）。

DefaultPasswordService配合PasswordMatcher实现简单的密码加密与验证服务

1、定义Realm

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

为了方便，直接注入一个passwordService来加密密码，实际使用时需要在Service层使用passwordService加密密码并存到数据库。

2、ini配置（shiro-passwordservice.ini）

[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义；

2.2、hashService定义散列密码使用的HashService，默认使用DefaultHashService（默认SHA-256算法）；

2.3、hashFormat用于对散列出的值进行格式化，默认使用Shiro1CryptFormat，另外提供了Base64Format和HexFormat

2.4、hashFormatFactory用于根据散列值得到散列的密码和salt；因为如果使用如SHA算法，那么会生成一个salt，此salt需要保存到散列后的值中以便之后与传入的密码比较时使用；默认使用DefaultHashFormatFactory；

2.5、passwordMatcher使用PasswordMatcher，其是一个CredentialsMatcher实现；

2.6、将credentialsMatcher赋值给myRealm，myRealm间接继承了AuthenticatingRealm，其在调用getAuthenticationInfo方法获取到AuthenticationInfo信息后，会使用credentialsMatcher来验证凭据是否匹配，如果不匹配将抛出IncorrectCredentialsException异常。

HashedCredentialsMatcher实现密码验证服务

Shiro提供了CredentialsMatcher的散列实现HashedCredentialsMatcher，它只用于密码验证，且可以提供自己的盐，而不是随机生成盐，且生成密码散列值的算法需要自己写，因为能提供自己的盐。

1.ini配置（shiro-hashedCredentialsMatcher.ini）

[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、通过credentialsMatcher.hashAlgorithmName=md5指定散列算法为md5，需要和生成密码时的一样；

2、credentialsMatcher.hashIterations=2，散列迭代次数，需要和生成密码时的意义；

3、credentialsMatcher.storedCredentialsHexEncoded=true表示是否存储散列后的密码为16进制，需要和生成密码时的一样，默认是base64；

此处最需要注意的就是HashedCredentialsMatcher的算法需要和生成密码时的算法一样。另外HashedCredentialsMatcher会自动根据AuthenticationInfo的类型是否是SaltedAuthenticationInfo来获取credentialsSalt盐。

2、自定义Realm继承AuthorizingRealm实现doGetAuthenticationInfo方法

protected AuthenticationInfo doGetAuthenticationInfo(AuthenticationToken token) throws AuthenticationException {
    String username = "liu"; //用户名及salt1
    String password = "202cb962ac59075b964b07152d234b70"; //加密后的密码
    String salt2 = username ;
　　 SimpleAuthenticationInfo ai =   new SimpleAuthenticationInfo(username, password, getName());
    ai.setCredentialsSalt(ByteSource.Util.bytes(username+salt2)); //盐是用户名+随机数
    return ai;
}   

密码重试次数限制

如在1个小时内密码最多重试5次，如果尝试次数超过5次就锁定1小时，1小时后可再次重试，如果还是重试失败，可以锁定如1天，以此类推，防止密码被暴力破解。我们通过继承HashedCredentialsMatcher，且使用Ehcache记录重试次数和超时时间。

public class RetryLimitHashedCredentialsMatcher extends HashedCredentialsMatcher {

    private Ehcache passwordRetryCache;

    public RetryLimitHashedCredentialsMatcher() {
        CacheManager cacheManager = CacheManager.newInstance(CacheManager.class.getClassLoader().getResource("ehcache.xml"));
        ,r.getCache("passwordRetryCache");
    }

    @Override
    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());
            passwordRetryCache.put(element);
        }
        AtomicInteger retryCount = (AtomicInteger)element.getObjectValue();
        if(retryCount.incrementAndGet() > ) {
            //if retry count > 5 throw
            throw new ExcessiveAttemptsException();
        }

        boolean matches = super.doCredentialsMatch(token, info);
        if(matches) {
            //clear retry count
            passwordRetryCache.remove(username);
        }
        return matches;
    }
}

如上代码逻辑比较简单，即如果密码输入正确清除cache中的记录；否则cache中的重试次数+1，如果超出5次那么抛出异常表示超出重试次数了。