假设您想在客户机/服务器协议中实现一个密码身份验证方法。你会怎么做，可能会有什么问题?下面是PostgreSQL是如何做到这一点的。

密码

一开始，PostgreSQL在pg_hba.conf中只有现在称为“password”的方法。这是你能想到的最简单的事情:

• 客户端对服务器说:“你好，我是Peter，我想连接。”
• 服务器回答:“你的密码是什么?”
• 客户端提示输入密码，或者从其他地方获取密码，然后回答:“它是‘123456’。”
• 现在服务器寻找实际的密码。它存储在系统目录pg_authid列rolpassword中。服务器基本上执行strcmp(pg_authid.rolpassword, "123456")，如果它等于，它向客户端说“OK”，会话启动继续。

这种方法存在一些明显的问题:

• 密码在网络上以明文形式传输。有一些外部方法可以解决这个问题，比如使用SSL或其他加密包装器。
• 密码以明文形式存储在系统目录中，因此最终存储在磁盘上。这很糟糕，因为它允许数据库和系统管理员查看其他用户的密码。当然，人们不应该重复使用密码，但人们会这样做。它还可以让管理员通过使用其他用户的密码登录来绕过审计。一般来说，使用明文密码是不好的，因为它可能会被复制或被意外发现。最好不要那样做。
• 更微妙的是，密码以明文形式存在于服务器进程的内存中。这有什么不好呢?同样，管理员也可以在那里访问它。另外，如果服务器核心转储或交换，明文密码可能会保存在磁盘上的某个地方。这和明文密码存储在磁盘上一样糟糕。

crypt

于是，他们又进行了一次尝试。pg_hba.conf中不再支持" crypt "方法:

• 客户端再次开始，“你好，我是Peter，我想要连接。”
• 配置为使用crypt方法的服务器回应道:“您的密码crypt()是什么，使用salt ' ab ' ?“每次连接尝试的盐是随机选择的。
• 客户端得到用户的输入并计算 crypt("123456", "ab")，然后回答:“它是‘ab01FAX.bQRSU’。”
• 服务器检查crypt(pg_authid.rolpassword, "ab")是否等于“ab01FAX.bQRSU”，如果是，回答“OK”。

crypt()是一种常用的、可随时使用的Unix函数，用于加密，因此它显然是在这里投入使用的候选函数。它修复了在电线上有明文密码的问题，但仍然有一些现有的和新的问题:

• 密码仍然以明文形式存在于系统目录和存储中。
• 原来crypt()使用的加密方法现在已经过时了。同样，salt长度(2字节)也过时了。
• 因此，不同的类unix操作系统供应商扩展了他们的crypt()调用，以使用不同的加密算法，但这是以不兼容的方式实现的。只要crypt()仅用于为本地使用加密密码(就像最初的用途一样)，这就没有问题，但当您希望通过不同系统之间的网络进行通信时，它就会中断。
• crypt()在非unix系统上可能不可用。可以提供一个替代品，但如果这是必需的，那么它就会对使用操作系统中现成的工具的最初前提产生疑问。

md5

此时，PostgreSQL支持SSL，所以线上的明文问题不再那么重要了。真正让人失望的是系统目录中的明文密码。因此设计了一个新的系统，在pg_hba.conf中称为“md5”。它是这样工作的:

• 客户:“你好，我是彼得，我要连接。”
• 服务器:“你的md5密码是什么，用的是盐‘abcd’?”同样，每次连接尝试都会随机选择盐值。
• 客户端获取用户输入并计算:md5(md5("123456" + "peter") + "abcd")。(我在这里使用+字符串连接。)这里，“123456”是用户输入的密码，“peter”是用户名，“abcd”是salt。然后客户机回答:“它是‘301eddd34d997f72bd43ba678e36a5ba’。
• 服务器检查md5(pg_authid.rolpassword + "abcd")等于" 301eddd34d997f72bd43ba678e36a5ba "，如果是，则回答" OK "。

那么这有什么问题呢?

• 现在读这篇文章，使用MD5显然是一个危险信号。散列方法过时了。
• salt长度(4字节)也过时了。
• 用户名用作存储的散列密码的盐。(这意味着两个恰好拥有相同密码的用户不会有相同的存储散列。)因此，重命名用户会使存储的散列密码失效，并需要分配一个新密码。这可能不常见，但当它发生时仍然令人恼火。
• 如果某人碰巧从系统编目(或者备份转储)获得了存储的散列密码的副本，他们可以使用这些副本登录。您不需要实际的密码。例如，在上面的步骤3中，客户端可以在不知道“123456”的情况下发送md5(“我找到的哈希”+“abcd”)。(你不能用libpq的普通版本做到这一点，但是对于专门的攻击者来说，定制一个可以做到这一点的版本并不难。)

这里的教训是:不要设计自己的密码。

scram

因此，所有这些都必须重新考虑，目前的解决方案是在PostgreSQL 10中引入的，使用的是公共标准:SASL (RFC 4422)和SCRAM (RFC 5802和RFC 7677)。

SASL是一种协议框架，允许客户机和服务器协商一种身份验证机制。例如，这在电子邮件中广泛使用:SMTP或IMAP服务器可能会提供具有名称的身份验证机制，如PLAIN、LOGIN、CRAM-MD5或DIGEST-MD5，也可能是SCRAM，尽管这种情况似乎比较少见。PostgreSQL使用SASL的原因主要是因为SCRAM是在SASL上定义的，所以遵循它是有意义的。否则，SASL功能不会向用户公开。

SCRAM是一种认证机制。它实际上是一系列身份验证机制，具有不同的散列算法。当人们最初考虑在PostgreSQL中实现SCRAM时，以前对SCRAM的大多数使用都是使用SHA-1，但那时SHA-1已经过时了，在撰写本文时也已弃用，就像MD5一样。因此，PostgreSQL目前使用的算法是SHA-256，认证方法的全名是hyper -SHA-256。

整个东西在线上看起来大致是这样的:

• 客户:“你好，我是彼得，我要接电话。”
• 服务器:“我们将进行SASL身份验证。选择其中一种方法:SCRAM-SHA-256”。(目前只有一种方法，除非提供了通道绑定，但为了简单起见，我在这篇博文中将忽略它。)
• 客户:“我选择了SCRAM-SHA-256。这是第一个SASL数据:n,,n=peter,r=rOprNGfwEbeRWgbNEkqO”。该数据根据SCRAM规范进行组装，并包装在SASL协议消息中。这里，“n=”字段包含用户名，“r=”字段包含一个base64编码的随机字符串。最开始的东西与通道绑定有关，这里我们会忽略它。
• 服务器:“这里是一些SASL数据:r=rOprNGfwEbeRWgbNEkqO%hvYDpWUa2RaTCAfuxFIlj)hNlF$k0,s=W22ZaJ0SNY7soEsUEjb6gQ==, i=4096”。“r=”字段包含客户端随机数据和服务器附加的随机数据。此外，服务器发送一个salt (s=)和一个interation count (i=)，它们是从所讨论用户的存储密码中获取的。
• 客户端:“这是一些SASL数据:c=biws,r=rOprNGfwEbeRWgbNEkqO%hvYDpWUa2RaTCAfuxFIlj)hNlF$k0, p=dHzbZapWIk4jUhN+Ute9ytag9zjfMHgsqmmiz7AndVQ=”。“r=”字段与前面相同。客户端和服务器只是来回发送这个，以检查他们仍然在与相反的右侧对话。“p=”字段是客户端用户提供的密码，然后使用提供的盐和迭代计数以特定的方式对其进行散列。“c=”字段用于通道绑定。
• 服务器现在会根据本地存储的数据来检查该数据。这里省略了其中的细节。如果满意，则返回:“这是最终的SASL数据:v=6rriTRBi23WpRR/wtup+mMhUZUn/dB5nLTJRsjl95G4=”。这被称为验证器，它允许客户端检查服务器是否确实检查了密码，而不仅仅是示意每个人通过。
• 客户机然后检查验证程序，如果验证程序满意，那么会话就可以继续进行。

这里发生了很多事。这解决了我们到目前为止所讨论的所有问题，以及一些我们还没有想到的问题:

• 密码在网络上不是明文的。
• 在系统目录或底层存储中，密码不是明文。
• 该密码在服务器进程中不存在。事实上，明文密码永远不会离开客户端。客户端以某种方式对其进行哈希，服务器将其与已有的哈希信息进行比较，但服务器永远不会看到实际的密码。
• 客户端发送的任何信息都不能被任何人用于登录，即使整个交换被捕获。这是因为客户机和服务器在每次连接尝试中都使用不同的随机数据。
• 每个存储的密码都用不同的salt散列，因此实际上不存在存储的密码对不同用户来说是相同的风险。此外，salt是独立于用户名或用户的其他属性的。
• 盐的长度可以很容易地改变。用户可以用不同的salt创建新密码。
• 算法可以以一种系统的方式添加到这个设计中。请注意，这仍然需要软件更改，并不是完全没有痛苦的，但至少有一个确定的方法来做它。
• 正如上面最后一点所提到的，客户机可以验证服务器是否确实检查了密码。在客户机/服务器身份验证中，我们通常主要考虑服务器试图阻止未授权的客户机连接。这里的想法是，服务器拥有未经授权的客户机可能想要获取的有价值的数据。但反过来也可能发生:客户端连接到一个假服务器，并向它发送服务器不应该获得的有价值的数据。这样的服务器只会很高兴地让恰好连接的任何客户机进入，而不需要实际检查密码。紧急行动可以防止这种情况发生。显然，SSL/TLS是检查网络中一个节点是否值得信任的更详细和完整的解决方案，而SCRAM并不意味着消除这种需要。

这就是PostgreSQL现在的情况。

ldap et al.

PostgreSQL中还有另外一组与密码相关的身份验证方法:

• ldap
• radius
• pam
• bsd

就客户端和协议而言，这些等同于明文认证方法“password”。唯一的区别是服务器不将密码与存储在pg_authid中的密码进行比较，而是与各自的外部服务进行比较。例如，LDAP身份验证是这样工作的:

• 客户:“你好，我是彼得，我要接电话。”
• 服务器:你的密码是多少?
• 客户:“这是‘123456’。”
• 现在服务器与LDAP服务器检查密码“123456”。这本身就可能涉及很多细节。如果检查成功，服务器说“OK”。

这样就避免了密码以明文形式存储在数据库中，但它仍然存在与此方法相关的所有其他问题。为PostgreSQL连接使用SSL，并配置LDAP服务器和连接安全地缓解了许多问题，但它不会像SCRAM那样防弹。(另一条建议是，如果目标是在组织范围内实现集中的密码存储，则考虑使用Kerberos而不是LDAP，但这完全是另一个主题了。)

结论

安全和密码学很难。有了SCRAM, PostgreSQL使用公认的公共标准，现在处于有利地位，可以在未来适应。

PostgreSQL wiki包含一个驱动程序列表，并显示哪些驱动程序支持SCRAM: https://wiki.postgresql.org/wiki/List_of_drivers.在PostgreSQL 10最初发布两年多之后，现在对它的支持似乎非常普遍。如果你还在使用md5哈希密码，现在绝对是时候升级了。

本文：http://jiagoushi.pro/node/1399

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