.NET Core验证ASP.NET密码

2022-11-13 14:43:06

.NET Core验证ASP.NET密码

随着.NET Core的持续更新和完善，越来越多的机构已经选择或者升级为.NET Core。但由于技术不完全相同，不可能所有应用/数据库都能无缝迁移，因此ASP.NET Core和传统ASP.NET之间多少会存在一些挑战，需要更多的渐进升级方法和交互。

其中，密码共享就是升级到ASP.NET Core一个很容易想到的渐进升级方式，也是一个需要解决的问题。

啥？什么都不用做？

其实如果坚持走ASP.NET Core Identity这一套，代码是写了一个if/else，能兼容老ASP.NET Identity生成的密码的，Github链接：https://github.com/dotnet/aspnetcore/blob/8b7f6621695d93b2a55fb8a5b1be99c4af867ae4/src/Identity/Extensions.Core/src/PasswordHasher.cs#L185-L207，核心代码如下：

/// <summary>
/// Returns a <see cref="PasswordVerificationResult"/> indicating the result of a password hash comparison.
/// </summary>
/// <param name="user">The user whose password should be verified.</param>
/// <param name="hashedPassword">The hash value for a user's stored password.</param>
/// <param name="providedPassword">The password supplied for comparison.</param>
/// <returns>A <see cref="PasswordVerificationResult"/> indicating the result of a password hash comparison.</returns>
/// <remarks>Implementations of this method should be time consistent.</remarks>
public virtual PasswordVerificationResult VerifyHashedPassword(TUser user, string hashedPassword, string providedPassword)
{
    if (hashedPassword == null)
    {
        throw new ArgumentNullException(nameof(hashedPassword));
    }
    if (providedPassword == null)
    {
        throw new ArgumentNullException(nameof(providedPassword));
    }

    byte[] decodedHashedPassword = Convert.FromBase64String(hashedPassword);

    // read the format marker from the hashed password
    if (decodedHashedPassword.Length == 0)
    {
        return PasswordVerificationResult.Failed;
    }
    switch (decodedHashedPassword[0])
    {
        case 0x00:
            if (VerifyHashedPasswordV2(decodedHashedPassword, providedPassword))
            {
                // This is an old password hash format - the caller needs to rehash if we're not running in an older compat mode.
                return (_compatibilityMode == PasswordHasherCompatibilityMode.IdentityV3)
                    ? PasswordVerificationResult.SuccessRehashNeeded
                    : PasswordVerificationResult.Success;
            }
            else
            {
                return PasswordVerificationResult.Failed;
            }

        case 0x01:
            int embeddedIterCount;
            if (VerifyHashedPasswordV3(decodedHashedPassword, providedPassword, out embeddedIterCount))
            {
                // If this hasher was configured with a higher iteration count, change the entry now.
                return (embeddedIterCount < _iterCount)
                    ? PasswordVerificationResult.SuccessRehashNeeded
                    : PasswordVerificationResult.Success;
            }
            else
            {
                return PasswordVerificationResult.Failed;
            }

        default:
            return PasswordVerificationResult.Failed; // unknown format marker
    }
}

它根据Base64解码后的第一个字节，来判断是老版本还是新版本，然后调用各自不同的验证函数。

但时代在变化，很多人已经走官方提供的这一套Identity验证密码，那么有什么“骚”操作，可以解密吗？

和密码刚正面

传统的ASP.NET MVC模板项目是通过ASP.NET Identity管理的密码，它由Rfc2898DeriveBytes实现，该算法进行了1000次循环SHA1哈希、并加盐，以确保难以通过传统的哈希碰撞来确保密码的安全性，其核心代码如下（Github链接：https://github.com/aspnet/AspNetIdentity/blob/9c48993a446288032f9824633e6dae81257da06e/src/Microsoft.AspNet.Identity.Core/Crypto.cs#L26-L46）：

private const int PBKDF2IterCount = 1000; // default for Rfc2898DeriveBytes
private const int PBKDF2SubkeyLength = 256/8; // 256 bits
private const int SaltSize = 128/8; // 128 bits

/* =======================
*  HASHED PASSWORD FORMATS
*  =======================
*  
*  Version 0:
*  PBKDF2 with HMAC-SHA1, 128-bit salt, 256-bit subkey, 1000 iterations.
*  (See also: SDL crypto guidelines v5.1, Part III)
*  Format: { 0x00, salt, subkey }
*/

public static string HashPassword(string password)
{
    if (password == null)
    {
        throw new ArgumentNullException("password");
    }

    // Produce a version 0 (see comment above) text hash.
    byte[] salt;
    byte[] subkey;
    using (var deriveBytes = new Rfc2898DeriveBytes(password, SaltSize, PBKDF2IterCount))
    {
        salt = deriveBytes.Salt;
        subkey = deriveBytes.GetBytes(PBKDF2SubkeyLength);
    }

    var outputBytes = new byte[1 + SaltSize + PBKDF2SubkeyLength];
    Buffer.BlockCopy(salt, 0, outputBytes, 1, SaltSize);
    Buffer.BlockCopy(subkey, 0, outputBytes, 1 + SaltSize, PBKDF2SubkeyLength);
    return Convert.ToBase64String(outputBytes);
}

值得一提的是，代码用到了Rfc2898DeriveBytes，经常读我的博客的知道，这个类是老朋友了，通过传入明文密码、盐、迭代次数和算法，可以在不依赖于哈希算法安全性的前提下做单向加密，确保了密码的不可（难以）破解性。

可见，密码的原始字节由{0, salt, subkey}三部分组成，其中盐为128位，即16字节，subkey为256位，即32字节，总共1+16+32=49字节，密文需要转换为Base64，根据Base64的信息量计算公式

Math.Log(64, 256)=0.75

可知，Base64编码相对原始字节的比例为0.75:1，因此计算可得转换为Base64之后，其字符串长度为

Math.Ceiling(49 / 0.75 / 4) * 4 = 68

我们来从数据库随便查询一个由ASP.NET Identity创建的密码：

SELECT TOP 1 
    PasswordHash, 
    LEN(PasswordHash) AS Len 
FROM [User]

结果如下，可见结果长度真的为68：
.NET Core验证ASP.NET密码

所以，说了这么多，怎么把密码迁移到ASP.NET Core呢？

注意看，上面的代码没什么特别，就是依赖于Rfc2898DeriveBytes这个类。

.NET Core内置了Rfc2898DeriveBytes这个类，可以直接使用，不需要安装任何NuGet包，因此……直接复制粘贴上文中的【核心代码】即可。

ASP.NET Core中的Identity有什么区别？

Github核心代码在此：https://github.com/dotnet/aspnetcore/blob/8b7f6621695d93b2a55fb8a5b1be99c4af867ae4/src/Identity/Extensions.Core/src/PasswordHasher.cs#L113-L156

我就从简引用一下关键注释：

/* =======================
*  HASHED PASSWORD FORMATS
*  =======================
* 
*  Version 2:
*  PBKDF2 with HMAC-SHA1, 128-bit salt, 256-bit subkey, 1000 iterations.
*  (See also: SDL crypto guidelines v5.1, Part III)
*  Format: { 0x00, salt, subkey }
* 
*  Version 3:
*  PBKDF2 with HMAC-SHA256, 128-bit salt, 256-bit subkey, 10000 iterations.
*  Format: { 0x01, prf (UInt32), iter count (UInt32), salt length (UInt32), salt, subkey }
*  (All UInt32s are stored big-endian.)
*/

原来，老ASP.NET Identity中的密码版本为V2，当前ASP.NET Core Identity中的密码版本为V3，首字节（版本号）从0x00改成了0x01，算法从HMACSHA1升级为了HMACSHA256，另外V3版本还将迭代次数从1000升级为10000，另外还将算法名、迭代次数、盐的长度信息保存在了密码中。

另外需要注意的是，新ASP.NET Core Identity的实现很有弹性，它通过依赖注入IOptions<T>的形式，使得所有选项都是可以配置的。

解密示例

假如我有一个密码：myF&TB9vhTx7，我使用传统的ASP.NET MVC创建项目，然后用这个密码注册一个帐号：
.NET Core验证ASP.NET密码

然后在数据库中将哈希值取出来：

SELECT PasswordHash
FROM [AspNetUsers]
WHERE [Email] = N'sdflysha@qq.com'

查得结果如下，结果为AJRvdJ1/Ii+58zU6yBrPJH4hCkMagxqK/W6oejAuG1hIrNPEQMAAyYynsXWwat9Huw==：
.NET Core验证ASP.NET密码

我将上述代码稍作简化，用最简单的代码表达验证密码的过程，除去两行注释代码（用于做断言），整个过程只需7行代码，代码如下：

string pwdHashText = "AJRvdJ1/Ii+58zU6yBrPJH4hCkMagxqK/W6oejAuG1hIrNPEQMAAyYynsXWwat9Huw==";
string pwd = "myF&TB9vhTx7";
byte[] pwdHash = Convert.FromBase64String(pwdHashText);
// Debug.Assert(pwdHash.Length == 49);
// Debug.Assert(pwdHash[0] == 0);
byte[] salt = pwdHash[1..17];
byte[] hash = pwdHash[17..49];
using var r = new Rfc2898DeriveBytes(pwd, salt, 1000);
Console.WriteLine(r.GetBytes(32).SequenceEqual(hash));

此时，运行结果如下，运行显示True，表示验证解码成功：
.NET Core验证ASP.NET密码

总结

我总结一个表格如下所示：

ASP.NET Identity ASP.NET Core Identity
版本 V2 V3
首字节 0x00 0x01
默认算法 HMACSHA1 HMACSHA256
迭代次数 1000 10000
密码信息 版本+盐+哈希值 版本+算法+迭代次数+盐长度+盐+哈希值
原始长度 1+16+32=49 1+4+4+4+16+32=61
Base64长度 68 84
可配置性 不可配置 可*配置
安全性 好 非常好

密码解密其实是前往ASP.NET Core上较为轻松的一步，核心代码也就7行。

其实更有挑战、也更有意思的是如何解传统ASP.NET Identity中的Cookie，我将在下一篇中详情分析这个主题，敬请期待！

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新年快到了，祝大家阖家欢乐，鼠年大吉！

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