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摘要：在不考慮拖庫(kù)社工等口令獲取方式的前提條件下，通常情況下，破解口令僅有暴力破解的方式可以選擇，其中亦包括字典攻擊和彩虹表破解。
近來(lái)在筆者所參與的一款產(chǎn)品中涉及到口令安全的功能設(shè)計(jì)，其中一項(xiàng)功能是有關(guān)于口令強(qiáng)度的。在設(shè)計(jì)該功能過(guò)程中勢(shì)必涉及到口令強(qiáng)度的劃分設(shè)計(jì)，怎樣的口令才算是低強(qiáng)度的，怎樣的口令才算是高強(qiáng)度的。目前諸多的Web系統(tǒng)注冊(cè)功能中的口令強(qiáng)度設(shè)計(jì)及劃分也無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，更有甚者是直接根據(jù)口令長(zhǎng)度來(lái)設(shè)計(jì)的口令強(qiáng)度劃分。
如果要評(píng)判一則口令是強(qiáng)是弱，就必須先考慮影響口令強(qiáng)度的因素：復(fù)雜性和長(zhǎng)度，因?yàn)槲覀冊(cè)谳斎肟诹顣r(shí)只有這兩種維度的選擇：要么多輸入一些特殊字符增強(qiáng)復(fù)雜性，要么多輸入一些混合字符/字母增加口令長(zhǎng)度。在不考慮拖庫(kù)、社工等口令獲取方式的前提條件下，通常情況下，破解口令僅有暴力破解的方式可以選擇，其中亦包括字典攻擊和彩虹表破解。
在純粹的暴力破解中，攻擊者需要逐一長(zhǎng)度地嘗試口令可能組合的方式，是ATM機(jī)般的純數(shù)字組合，還是12306般的純數(shù)字字母組合，亦或是正常電商那般可以混合輸入數(shù)字、字母和特殊字符。假設(shè)一則口令P的長(zhǎng)度是L，可選擇的組合形式范圍的長(zhǎng)度是S，那么即便是在“暴力破解”這種殘暴字眼的手段中，運(yùn)氣不好的情況下仍然需要最多嘗試S^L^次。口令是否安全的原則取決于攻擊者能否在可容忍的時(shí)間內(nèi)破解出真實(shí)口令，而是否有耐心進(jìn)行暴力破解往往決定于攻擊者的目的及成效：一名僅為破解電子書(shū)小說(shuō)壓縮包的宅男不大可能會(huì)浪費(fèi)一天以上時(shí)間等待口令的“出現(xiàn)”。
既然暴力破解需要嘗試最多達(dá)S^L^次方能破解出口令，那么破解口令的速度即是破解成效的約束條件。在許多情況下，破解速度取決于CPU運(yùn)算的能力，但更多時(shí)候攻擊者面臨的是聯(lián)網(wǎng)破解甚至口令系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的種種防護(hù)手段，這時(shí)網(wǎng)絡(luò)、I/O、運(yùn)算能力甚至系統(tǒng)防護(hù)措施都必須考慮在破解速度之內(nèi)。如今許多電子郵箱的防口令破解的措施是限制在一段時(shí)間內(nèi)僅能?chē)L試為數(shù)不多的幾次登陸，若考慮到類(lèi)似的措施，相信口令破解的速度絕對(duì)會(huì)讓你更加失望！
在比特幣挖礦都需要專(zhuān)業(yè)礦機(jī)，高配GPU的時(shí)代，口令的破解自然不會(huì)延續(xù)使用以往原始的CPU運(yùn)算。一年前的現(xiàn)在，來(lái)自Stricture商業(yè)咨詢(xún)公司的Jeremi Gosney公布了他們用一組GPU集群暴力破解密碼的成果：
普通的MD5加速破解速度達(dá)到每秒1800億次，SHA1的破解速度達(dá)到630億次/秒，NTLM的破解速度達(dá)到3480億次/秒，LM加密的破解速度也有200億次/秒。
由此可見(jiàn)，口令的強(qiáng)度正隨著運(yùn)算能力的逐漸提升而降低，10年前的高強(qiáng)度口令或許對(duì)于今天的GPU集群破解已然可以被視為“不堪一擊”。在不考慮UNICODE編碼中電腦鍵盤(pán)未標(biāo)明的特殊字符，在構(gòu)建口令時(shí)，我們通常可選擇的組合范圍是：
數(shù)字：0~9 共10位
字母：a~z A~Z 共52位
特殊字符：!"#$%&"`()*+,-./:;<=>?@[]^_{|}~共33位（其中包含空格）
如果我們將S^L^當(dāng)作口令強(qiáng)度的評(píng)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，顯而易見(jiàn)，在口令長(zhǎng)度相同的情況下，我們可選擇的組合方式和范圍內(nèi)越大則口令強(qiáng)度越強(qiáng)，即S越大，S^L^的值越大。
另一方面，在可選擇的組合方式和范圍有限的情況下，口令長(zhǎng)度越長(zhǎng)則口令強(qiáng)度越強(qiáng)，即L越大，S^L^的值越大。
由于S^L^是指數(shù)級(jí)的增長(zhǎng)，所以口令的高復(fù)雜度并不意味著口令的高強(qiáng)度，比如：16位純數(shù)字的口令的組合方式有1.0e+16種，而8位數(shù)字/字母/特殊字符混合口令的組合方式僅約為6.634e+15種，從暴力破解的難度上看，前者比后者要高出一個(gè)數(shù)量級(jí)。
鑒于當(dāng)前GPU的運(yùn)算能力越來(lái)越強(qiáng)大，筆者在設(shè)計(jì)口令強(qiáng)度的劃分時(shí)不得不參考上文中的GPU集群破解速度，上文中所提到的GPU集群暴力破解速度最低也達(dá)到百億次每秒，故以100億次/秒的破解速度為參考，并假設(shè)破解時(shí)間不足一天的口令即為低強(qiáng)度，超出一天但不滿(mǎn)一年為中等強(qiáng)度，超出一年為高強(qiáng)度，盡管在這種假設(shè)的前提下某些低強(qiáng)度口令在常規(guī)運(yùn)算能力下仍然可被當(dāng)作高強(qiáng)度口令。在不同的口令組合情況下，不同口令強(qiáng)度的口令長(zhǎng)度范圍如下所示：
| 組合方式及范圍 | 低等強(qiáng)度 | 中等強(qiáng)度 | 高等強(qiáng)度 |
|---|---|---|---|
| 純數(shù)字（10位） | >0 && <15（位） | >=15（位） && <18（位） | >=18（位） |
| 純字母（52位） | >0 && <9（位） | >=9（位） && <11（位） | >=11（位） |
| 純特殊字符（33位） | >0 && <10（位） | >=10（位） && <12（位） | >=12（位） |
| 數(shù)字+字母組合（62位） | >0 && <9（位） | ==9（位） | >=10（位） |
| 數(shù)字+特殊字符組合（43位） | >0 && <10（位） | ==10（位） | >=11（位） |
| 字母+特殊字符組合（85位） | >0 && <8（位） | >=8（位） && <10（位） | >=10（位） |
| 數(shù)字+字母+特殊字符組合（95位） | >0 && <8（位） | ==8（位） | >=9（位） |
上表亦可作為設(shè)置強(qiáng)口令時(shí)的參考。如相關(guān)報(bào)道中所稱(chēng)，若使用Jeremi Gosney的GPU集群，6-8位的口令“在暴力破解面前幾乎無(wú)法幸免”。
下面再來(lái)看看微軟的“密碼檢查器”，從該頁(yè)面檢測(cè)口令強(qiáng)度的JS腳本中可以輕松看到其口令強(qiáng)度的劃分標(biāo)準(zhǔn)：
口令長(zhǎng)度小于8位：Weak
口令長(zhǎng)度大于等于8位：Medium
口令長(zhǎng)度大于等于14位：Strong
口令長(zhǎng)度大于等于14位且包含數(shù)字、大小寫(xiě)字母及特殊字符：Best
以及IBM旗下Lotus Domino的口令強(qiáng)度劃分：口令安全性等級(jí)，或者可以在這里檢測(cè)自己的口令強(qiáng)度及破解時(shí)間。
彩虹表是一種特殊的字典，由已做加密的密碼構(gòu)成，通過(guò)與系統(tǒng)中加密的口令對(duì)比來(lái)探測(cè)明文口令。而彩虹表的構(gòu)成多數(shù)情況下亦是由程序自動(dòng)生成，盡管數(shù)據(jù)量龐大，但依然是根據(jù)弱口令或窮舉口令組合加密而形成，此外也包括人工添加的已知明文/密文的彩虹表數(shù)據(jù)。
因此，彩虹表破解及弱口令猜測(cè)終究是為了減小破解口令的范圍，從而節(jié)省破解時(shí)間，可以將彩虹表及弱口令想象成為一個(gè)龐大的散狀分布的點(diǎn)圖，越是遠(yuǎn)離聚焦點(diǎn)的口令就會(huì)有越小的幾率被包含在彩虹表/弱口令中。
由此可見(jiàn)，口令強(qiáng)度不僅僅需要考慮復(fù)雜度和長(zhǎng)度，設(shè)定口令時(shí)的奇葩程度也影響著口令安全，就像女人不希望撞衫，安全的口令也不希望雷同。
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