Django中的密码管理

在 Django 中使用 Argon2

Argon2 is the winner of the 2015 Password Hashing Competition, a community organized open competition to select a next generation hashing algorithm. It's designed not to be easier to compute on custom hardware than it is to compute on an ordinary CPU. The default variant for the Argon2 password hasher is Argon2id.

Argon2 并不是 Django 的默认首选，因为它依赖第三方库。尽管哈希密码竞赛主办方建议立即使用 Argon2 ，而不是 Django 提供的其他算法。

To use Argon2id as your default storage algorithm, do the following:

1. 安装 argon2-cffi library 库，可通过 python -m pip install django[argon2] 安装，相当于 python -m pip install argon2-cffi （以及 Django 的 setup.cfg 的任何版本要求）。

2. 修改 PASSWORD_HASHERS 配置，把 Argon2PasswordHasher 放在首位。如下：

   PASSWORD_HASHERS = [
       'django.contrib.auth.hashers.Argon2PasswordHasher',
       'django.contrib.auth.hashers.PBKDF2PasswordHasher',
       'django.contrib.auth.hashers.PBKDF2SHA1PasswordHasher',
       'django.contrib.auth.hashers.BCryptSHA256PasswordHasher',
       'django.contrib.auth.hashers.ScryptPasswordHasher',
   ]

   如果你需要 Django 升级密码（ upgrade passwords ），请保留或添加这个列表中的任何条目。

在 Django 中使用 bcrypt

Bcrypt 是一个非常流行的密码存储算法，尤其是为长期密码存储设计。Django 默认不使用它，因为它需要使用第三方库，但由于很多人想使用它，Django 只需要很少的努力就能支持 bcrypt 。

使用 Bcrypt 作为你的默认存储算法，需要以下步骤：

1. 安装 bcrypt library 库。通过 python -m pip install django[bcrypt] 安装，相当于 python -m pip install bcrypt （以及 Django 的 setup.cfg 的任何版本要求）。

2. 修改 PASSWORD_HASHERS 配置，把 BCryptSHA256PasswordHasher 放在首位。如下：

   PASSWORD_HASHERS = [
       'django.contrib.auth.hashers.BCryptSHA256PasswordHasher',
       'django.contrib.auth.hashers.PBKDF2PasswordHasher',
       'django.contrib.auth.hashers.PBKDF2SHA1PasswordHasher',
       'django.contrib.auth.hashers.Argon2PasswordHasher',
       'django.contrib.auth.hashers.ScryptPasswordHasher',
   ]

   如果你需要 Django 升级密码（ upgrade passwords ），请保留或添加这个列表中的任何条目。

现在 Django 将使用 Bcrypt 作为默认存储算法。

在 Django 中使用 scrypt

scrypt is similar to PBKDF2 and bcrypt in utilizing a set number of iterations to slow down brute-force attacks. However, because PBKDF2 and bcrypt do not require a lot of memory, attackers with sufficient resources can launch large-scale parallel attacks in order to speed up the attacking process. scrypt is specifically designed to use more memory compared to other password-based key derivation functions in order to limit the amount of parallelism an attacker can use, see RFC 7914 for more details.

使用 scrypt 作为你的默认存储算法，需要以下步骤：

1. Modify PASSWORD_HASHERS to list ScryptPasswordHasher first. That is, in your settings file:

   PASSWORD_HASHERS = [
       'django.contrib.auth.hashers.ScryptPasswordHasher',
       'django.contrib.auth.hashers.PBKDF2PasswordHasher',
       'django.contrib.auth.hashers.PBKDF2SHA1PasswordHasher',
       'django.contrib.auth.hashers.Argon2PasswordHasher',
       'django.contrib.auth.hashers.BCryptSHA256PasswordHasher',
   ]

   如果你需要 Django 升级密码（ upgrade passwords ），请保留或添加这个列表中的任何条目。

增加工作因子

work_factor * 2 * block_size * 64

密码升级

当用户登录时，如果用户的密码使用首选算法以外的算法保存，Django 会自动升级这个算法成为首选算法。这意味着旧的 Django 安装会在用户登录时自动得到更多的安全，并且当它们创建时你可以切换到新的更好的存储算法。

然而，Django 只会使用 PASSWORD_HASHERS 提到的算法升级密码，因此当你升级到新系统时你要确保你从没有删除过这个列表的条目。如果你删除过，那么使用的没有列出的算法的用户将不会升级。当增加（或减少） PBKDF2 迭代的次数、bcrypt 的轮次或者 argon2 属性，哈希过的密码将被更新。

注意，如果数据库内的所有密码没有在默认哈希算法里编码，则由于非默认算法的密码编码的用户登录请求持续时间和不存在用户（运行过默认哈希）的登录请求持续时间的不同，你可能会受到用户枚举时间攻击。你可以使用升级旧密码的哈希值来缓解此问题。

无需登录的密码升级

如果数据库拥有老旧低效的哈希算法，比如 MD5 或 SHA1，那么你也许希望自己升级哈希而不是等待用户登录后升级（如果一个用户不再登录站点，密码就不会升级了）。在这里，你可以包装一下密码哈希。

比如，你想迁移一个 SHA1 哈希集合来使用 PBKDF2(SHA1(password)) ，并添加相应的密码哈希来检查用户在登陆时是否输入了正确的密码。我们假设我们正在使用内建的 User 模型，并有一个 accounts app 。你可以修改模式以使用任何算法或自定义的模型。

首先，我们添加一个自定义的哈希：

from django.contrib.auth.hashers import (
    PBKDF2PasswordHasher, SHA1PasswordHasher,
)


class PBKDF2WrappedSHA1PasswordHasher(PBKDF2PasswordHasher):
    algorithm = 'pbkdf2_wrapped_sha1'

    def encode_sha1_hash(self, sha1_hash, salt, iterations=None):
        return super().encode(sha1_hash, salt, iterations)

    def encode(self, password, salt, iterations=None):
        _, _, sha1_hash = SHA1PasswordHasher().encode(password, salt).split('$', 2)
        return self.encode_sha1_hash(sha1_hash, salt, iterations)

数据迁移可能类似于这样：

from django.db import migrations

from ..hashers import PBKDF2WrappedSHA1PasswordHasher


def forwards_func(apps, schema_editor):
    User = apps.get_model('auth', 'User')
    users = User.objects.filter(password__startswith='sha1$')
    hasher = PBKDF2WrappedSHA1PasswordHasher()
    for user in users:
        algorithm, salt, sha1_hash = user.password.split('$', 2)
        user.password = hasher.encode_sha1_hash(sha1_hash, salt)
        user.save(update_fields=['password'])


class Migration(migrations.Migration):

    dependencies = [
        ('accounts', '0001_initial'),
        # replace this with the latest migration in contrib.auth
        ('auth', '####_migration_name'),
    ]

    operations = [
        migrations.RunPython(forwards_func),
    ]

注意，迁移将对上千名用户花费大约数十分钟，这取决于你的硬件速度。

最后，我们在 PASSWORD_HASHERS 中添加配置：

PASSWORD_HASHERS = [
    'django.contrib.auth.hashers.PBKDF2PasswordHasher',
    'accounts.hashers.PBKDF2WrappedSHA1PasswordHasher',
]

包含你的站点使用的此列表中的其他算法。

已包含的哈希

在 Django 中的所有列出的哈希是：

[
    'django.contrib.auth.hashers.PBKDF2PasswordHasher',
    'django.contrib.auth.hashers.PBKDF2SHA1PasswordHasher',
    'django.contrib.auth.hashers.Argon2PasswordHasher',
    'django.contrib.auth.hashers.BCryptSHA256PasswordHasher',
    'django.contrib.auth.hashers.BCryptPasswordHasher',
    'django.contrib.auth.hashers.ScryptPasswordHasher',
    'django.contrib.auth.hashers.SHA1PasswordHasher',
    'django.contrib.auth.hashers.MD5PasswordHasher',
    'django.contrib.auth.hashers.UnsaltedSHA1PasswordHasher',
    'django.contrib.auth.hashers.UnsaltedMD5PasswordHasher',
]

相应的算法名是：

• pbkdf2_sha256
• pbkdf2_sha1
• argon2
• bcrypt_sha256
• bcrypt
• scrypt
• sha1
• md5
• unsalted_sha1
• unsalted_md5

编写你自己的哈希

如果你编写自己的密码哈希包含工作因子，比如迭代数量。你应该实现一个 harden_runtime(self, password, encoded) 方法来消除编码密码时提供的工作因子和默认的哈希工作因子之间的运行时间差。这样可以防止用户枚举时间攻击，因为旧的迭代次数中对密码编码的用户与不存在的用户（运行默认哈希的默认迭代次数）在登录时存在差异。

以 PDKDF2 为例，如果编码包含20000次迭代，并且默认哈希迭代是30000，那么该方法应该通过另外的10000次迭代的 PBKDF2 运行密码。

如果你的哈希没有工作因子，可以将该方法实现为 no-op (pass) 。