一種聚合密碼管理器的設(shè)計(jì)

才 華 肖普山

(中國(guó)銀聯(lián)股份有限公司 上海 201201)

0 引 言

信息化時(shí)代，隨著互聯(lián)網(wǎng)逐漸滲透到我們生活的方方面面，不同的網(wǎng)站賬號(hào)也成為個(gè)人的一個(gè)身份指代符號(hào)，人們需要在生活工作場(chǎng)景中頻繁地進(jìn)行授權(quán)、確認(rèn)、登錄操作，而不同形式的賬號(hào)密碼則是認(rèn)證我們身份的最直接方式。根據(jù)中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)信息中心發(fā)布的《中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r統(tǒng)計(jì)報(bào)告》[1]，截至2019年6月，中國(guó)網(wǎng)民規(guī)模到達(dá)8.54億人，人均每周上網(wǎng)時(shí)長(zhǎng)為27.9小時(shí)，中國(guó)網(wǎng)站數(shù)量更是達(dá)到了518萬(wàn)個(gè)，眾多的網(wǎng)站在帶來(lái)便利的同時(shí)也意味著用戶需要記憶管理的網(wǎng)絡(luò)賬戶甚是繁雜，給用戶的密碼安全帶來(lái)了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。早在2011年，技術(shù)論壇CSDN的安全系統(tǒng)就曾被黑客攻破，600萬(wàn)用戶的賬號(hào)名、密碼及郵箱信息遭到泄露，隨后天涯、多玩網(wǎng)、人人網(wǎng)、世紀(jì)佳緣等網(wǎng)站也被曝出用戶隱私泄露問(wèn)題，其中光天涯社區(qū)就涉及到了4 000萬(wàn)用戶[2]。2018年8月，華住旗下酒店所有數(shù)據(jù)被網(wǎng)民在暗網(wǎng)上公開(kāi)售賣，內(nèi)容包括了會(huì)員的姓名、手機(jī)、身份證、登錄密碼等注冊(cè)信息，入住登記身份信息，酒店的開(kāi)房信息等，涉及到1.3億人的個(gè)人信息及開(kāi)房記錄，記錄總數(shù)超過(guò)4億條[3]。而上述統(tǒng)計(jì)報(bào)告數(shù)據(jù)更指出，在2019年上半年，有13.9%的網(wǎng)民表示在上網(wǎng)過(guò)程中遭遇過(guò)賬戶或者密碼被盜、個(gè)人信息泄露等網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題。另一方面，很多網(wǎng)民對(duì)于密碼復(fù)雜度的認(rèn)識(shí)不足，使得設(shè)置的密碼安全強(qiáng)度不高。以CSDN泄露的密碼統(tǒng)計(jì)結(jié)果為例，有23萬(wàn)用戶采用“123456789”為登錄密碼，同時(shí)有21萬(wàn)用戶設(shè)置密碼為“12345678”，甚至占到了當(dāng)時(shí)CSDN網(wǎng)站總用戶數(shù)的2%，而由于很多用戶習(xí)慣將不同網(wǎng)站設(shè)置相同的賬號(hào)和密碼，使得黑客在竊取一個(gè)密碼后很容易進(jìn)行撞庫(kù)攻擊，造成更多網(wǎng)站的密碼安全問(wèn)題[4]。

鑒于賬戶密碼數(shù)量繁多、高質(zhì)量密碼難以記憶、密碼傳輸存儲(chǔ)不安全的諸多問(wèn)題，密碼管理器被推出以用于相關(guān)密碼信息的綜合管理，通常采用將密碼加密后存儲(chǔ)在本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)、云端服務(wù)器或者硬件設(shè)備的方式，經(jīng)由一個(gè)主密碼進(jìn)行賬戶密碼信息的查詢控制，適用于移動(dòng)端和PC端的多種平臺(tái)[5-7]。本文針對(duì)已有密碼管理器實(shí)現(xiàn)方案中存在的單個(gè)主密碼認(rèn)證、傳輸存儲(chǔ)涉及密碼內(nèi)容本身等問(wèn)題，設(shè)計(jì)了用戶密碼和網(wǎng)站密碼的映射轉(zhuǎn)換關(guān)系，并采用與LastPass、1Password等商用產(chǎn)品類似的AES256與PBKDF2「哈希算法」加密技術(shù)對(duì)映射關(guān)系表進(jìn)行加密，使得被加密存儲(chǔ)對(duì)象由用戶密碼改進(jìn)為映射關(guān)系表。同時(shí)，通過(guò)綜合用戶自定義和系統(tǒng)輔助生成的方式制定網(wǎng)站密碼等級(jí)、映射關(guān)系、密碼規(guī)則，優(yōu)化密碼自定義安全等級(jí)和便捷性，提出了一種聚合密碼管理器，保留了現(xiàn)有加密模式安全性的同時(shí)，整體提高了密碼管理器的抗風(fēng)險(xiǎn)能力，極大便利了用戶的使用體驗(yàn)。

1 密碼管理器的研究現(xiàn)狀

目前，密碼管理器已有較多成熟的產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于手機(jī)移動(dòng)端、電腦PC端和U盾等硬件設(shè)備，既能通過(guò)登錄密碼的方式打開(kāi)查看文檔型的密碼管理列表，也能在網(wǎng)頁(yè)瀏覽時(shí)通過(guò)插件自動(dòng)捕捉Web注冊(cè)、登錄信息，實(shí)現(xiàn)賬戶名、賬號(hào)密碼的自動(dòng)化記錄和填充[8-10]?；谫~戶信息的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)位置，這些密碼管理器被分為在線服務(wù)器同步和本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)同步，而基于身份認(rèn)證手段的不同，這些密碼管理器也被分為主密碼登錄和多重混合登錄，其中，較為突出的代表性產(chǎn)品有KeePass、Enpass、1Password、LastPass、Dashlane等[11-15]。

KeePass是一款免費(fèi)、開(kāi)源且兼容性強(qiáng)的密碼管理器，支持AES等多種加密方式，采用本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)的模式，同時(shí)也能夠使用Dropbox、OneDrive、Google Docs等同步工具上傳到云端，但KeePass在手機(jī)移動(dòng)端使用時(shí)操作復(fù)雜，需要額外下載網(wǎng)盤(pán)App進(jìn)行同步支持，而用瀏覽器訪問(wèn)網(wǎng)站時(shí)，KeePass更多時(shí)候需要手動(dòng)操作，無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)填表登錄，且不支持某些銀行插件。Enpass是一款跨平臺(tái)密碼管理器軟件，支持本地離線存儲(chǔ)、兼容多平臺(tái)客戶端并提供主流瀏覽器的一鍵登錄擴(kuò)展，通過(guò)一個(gè)主密碼登錄實(shí)現(xiàn)密碼全管理，但局限應(yīng)用于PC電腦端。類似的1Password跨平臺(tái)密碼管理器，采用本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)保存數(shù)據(jù)，同時(shí)支持自定義的云端同步和瀏覽器自動(dòng)填表，但不用安裝任何客戶端，只要有瀏覽器即可查看密碼，可是僅僅支持網(wǎng)站自動(dòng)登錄。

LastPass、Dashlane是兩款基于服務(wù)器自動(dòng)備份的密碼管理器，系統(tǒng)會(huì)強(qiáng)制將密碼內(nèi)容上傳，但由于云存儲(chǔ)仍然是一個(gè)較為脆弱的保護(hù)環(huán)境，Web端上傳服務(wù)器的密碼備份方式有被攻擊的可能，隱含了潛在的泄露風(fēng)險(xiǎn)[16]。例如，2015年LastPass的CEO曾在官方博客中警告稱：“未知的攻擊者攻破了運(yùn)行公司密碼管理服務(wù)的設(shè)備，并獲得了用戶賬號(hào)的電子郵箱地址、密碼提示信息和用于驗(yàn)證的個(gè)人哈希信息、個(gè)人加密加鹽(Salt)信息”[17]。

雖然KeePass、1Password、LastPass、Dashlane等大多數(shù)成熟的密碼管理器在加密算法的應(yīng)用上都采用相似的技術(shù)流程，基本上是通過(guò)主密鑰+鹽(salt)，調(diào)用成熟的PBKDF2函數(shù)迭代上萬(wàn)次循環(huán)來(lái)生成最終加密數(shù)據(jù)庫(kù)的鑰匙，并采用美國(guó)聯(lián)邦信息處理標(biāo)準(zhǔn)(FIPS)認(rèn)證的最高密級(jí)AES256加密算法[18]來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)加密，而SHA-256算法驗(yàn)證信息是否被篡改[19]。但借用1Password官網(wǎng)的一句話，從密碼管理器這一產(chǎn)品設(shè)計(jì)邏輯的角度來(lái)看，“真正有區(qū)別度的是安全模式而非加密方式”[20]。上述的商業(yè)密碼管理器都采用單一主密碼為主的認(rèn)證方式，這意味著一旦主密碼泄露，用戶的所有信息就有失竊的風(fēng)險(xiǎn)。在2015年的LastPass被攻擊事件中，官方郵件通知所有用戶都需要重新設(shè)置主密碼，因?yàn)楣粽呤强梢愿鶕?jù)非法獲得的相關(guān)信息猜出較弱的用戶主密碼[21]。而LastPass、Dashlane雖然也支持使用谷歌驗(yàn)證器(Google Authenticator)進(jìn)行雙因子驗(yàn)證，但此時(shí)必須通過(guò)Windows或Mac客戶端軟件開(kāi)啟支持雙因子驗(yàn)證的功能，在移動(dòng)端的雙因子登錄則需要額外安裝專門(mén)的驗(yàn)證應(yīng)用程序，且保持與互聯(lián)網(wǎng)的連接[22]。

綜上，密碼管理器因?yàn)槠浔憷砸延幸欢ǖ氖袌?chǎng)應(yīng)用，但現(xiàn)有技術(shù)方案多是采用一個(gè)主密碼的方式進(jìn)行登錄認(rèn)證，而這意味著一旦主密碼丟失賬戶所有密碼便被完全破解[23]。例如，從LastPass攻擊事件可以看出，即使密碼被AES算法加密，通過(guò)側(cè)面的角度仍然可猜出部分主密碼。同時(shí)，全部現(xiàn)有方案都會(huì)涉及密碼內(nèi)容本身的存儲(chǔ)和傳輸，存在著被攻擊破解的風(fēng)險(xiǎn)隱患。

2 聚合密碼管理器的設(shè)計(jì)

針對(duì)現(xiàn)有密碼管理器將所有網(wǎng)站密碼無(wú)區(qū)別對(duì)待，統(tǒng)一加密后存儲(chǔ)在本地或是服務(wù)器，使用一個(gè)密碼管理器主密碼作為唯一認(rèn)證手段的問(wèn)題，我們提出了一種聚合密碼管理器。通過(guò)設(shè)計(jì)用戶密碼和網(wǎng)站密碼之間的映射轉(zhuǎn)換關(guān)系，采用與LastPass、1Password等商用產(chǎn)品類似的AES256與PBKDF2加密技術(shù)對(duì)映射關(guān)系表進(jìn)行加密，將加密存儲(chǔ)用戶密碼本身的常規(guī)模式改進(jìn)為加密存儲(chǔ)密碼映射關(guān)系，保留了已有加密算法的安全性；而通過(guò)添加以網(wǎng)站密碼等級(jí)、映射關(guān)系、密碼規(guī)則的用戶自主分類的邏輯機(jī)制，有效避免了商用密碼管理器隨機(jī)生成的“強(qiáng)密碼”難以記憶、只能在服務(wù)器/本地加密存儲(chǔ)的弱點(diǎn)，也大幅度減少了用戶需設(shè)定、記憶的密碼數(shù)量，整體提高密碼管理器安全性、抗風(fēng)險(xiǎn)能力的同時(shí)，極大便利了用戶的使用。密碼管理器的總體邏輯架構(gòu)如圖1所示。

圖1 聚合密碼管理器邏輯架構(gòu)

圖1中密碼管理器內(nèi)的用戶規(guī)則A、B、C為用戶自行設(shè)定的密碼規(guī)則；映射關(guān)系表a、b、c記錄密碼的轉(zhuǎn)換邏輯，在密碼管理器根據(jù)網(wǎng)站地址匹配到對(duì)應(yīng)的映射關(guān)系表后，將用戶密碼向符合網(wǎng)站規(guī)則的網(wǎng)站密碼轉(zhuǎn)換；用戶密碼A1、A2、B1、C1為用戶根據(jù)用戶密碼規(guī)則自定義的密碼；密碼組是多個(gè)用戶密碼的集合，同一密碼組內(nèi)用戶密碼對(duì)應(yīng)的網(wǎng)站具有相同的安全等級(jí)；網(wǎng)站規(guī)則W、X、Y、Z為網(wǎng)站規(guī)定的網(wǎng)站密碼規(guī)則；網(wǎng)站密碼W1、X1、Y1、Z1為密碼管理器經(jīng)過(guò)映射轉(zhuǎn)換過(guò)程后的密碼，即網(wǎng)站記錄存儲(chǔ)的用戶密碼，用于身份認(rèn)證。

密碼管理器的設(shè)計(jì)是基于用戶密碼和網(wǎng)站密碼的獨(dú)特映射關(guān)系，用戶可根據(jù)安全需求的不同將網(wǎng)站分級(jí)并設(shè)置不同的用戶規(guī)則，用戶輸入符合用戶規(guī)則的密碼時(shí)，密碼管理器會(huì)按照設(shè)定的映射關(guān)系將密碼轉(zhuǎn)換為符合目標(biāo)網(wǎng)站規(guī)則的網(wǎng)站密碼。此時(shí)，密碼管理器能通過(guò)安全等級(jí)的分類使用戶需要記憶的密碼數(shù)量減少，也規(guī)避了一個(gè)主密碼丟失即損失全部隱私的風(fēng)險(xiǎn)；且不同于常規(guī)密碼管理器只是對(duì)密碼內(nèi)容的加密存儲(chǔ)，此時(shí)在服務(wù)器加密傳輸、存儲(chǔ)的不再是用戶密碼而是用戶密碼的轉(zhuǎn)換關(guān)系，用戶可以使用最常見(jiàn)的簡(jiǎn)單密碼(例如針對(duì)CSDN泄露事件中部分人群設(shè)定的數(shù)字密碼“123456789”“123123123”)就完成高安全性能的多賬戶密碼管理，降低了單個(gè)密碼損失造成的撞庫(kù)攻擊風(fēng)險(xiǎn)，也有效避免了商用密碼管理器隨機(jī)生成的“強(qiáng)密碼”難以記憶、只能在服務(wù)器/本地加密存儲(chǔ)的弱點(diǎn)。同時(shí)，聚合密碼管理器的映射關(guān)系表會(huì)采用PBKDF2-SHA256算法循環(huán)生成加密鑰匙、AES256加密算法加密的方式存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)，保證映射關(guān)系表的安全性。

2.1 初始設(shè)置

在初始階段，用戶通過(guò)聚合密碼管理器設(shè)置多個(gè)密碼組及對(duì)應(yīng)的安全等級(jí)(例如，金融支付網(wǎng)站為高安全等級(jí)，而一般瀏覽網(wǎng)站為較低安全等級(jí))，并為各個(gè)安全等級(jí)同步設(shè)置密碼組對(duì)應(yīng)的用戶密碼規(guī)則和映射關(guān)系表，基本流程如圖2所示。

圖2 聚合密碼管理器設(shè)置階段流程

用戶密碼規(guī)則為用戶自行設(shè)定的用戶密碼形式規(guī)范，通常采用用戶熟悉常用和方便記憶的組合(如用戶常用“A123456”，設(shè)置規(guī)則為7位字母數(shù)字的組合)，幫助用戶對(duì)密碼組內(nèi)容進(jìn)行記憶和對(duì)安全等級(jí)的區(qū)分。

所述映射關(guān)系表包含了根據(jù)常用的數(shù)字、大寫(xiě)字母、小寫(xiě)字母、符號(hào)(以下統(tǒng)稱字符)四種密碼形式統(tǒng)一設(shè)計(jì)編碼成的四個(gè)字符轉(zhuǎn)換函數(shù)FS(x)、FD(x)、FX(x)、FF(x)，能將用戶輸入密碼逐位轉(zhuǎn)換為符合網(wǎng)站規(guī)則的密碼，其中，F(xiàn)S可以將任何字符轉(zhuǎn)換成隨機(jī)數(shù)字，F(xiàn)D可以將任何字符轉(zhuǎn)換成隨機(jī)大寫(xiě)字母，F(xiàn)X可以將任何字符轉(zhuǎn)換成隨機(jī)小寫(xiě)字母，F(xiàn)F可以將任何字符轉(zhuǎn)換成隨機(jī)符號(hào)。為了進(jìn)一步保證安全性，映射關(guān)系表中除了記錄轉(zhuǎn)換步驟之外，用戶還可額外自定義增加用于混淆的轉(zhuǎn)換步驟信息。例如，在原本4位密碼轉(zhuǎn)換關(guān)系“0-D”“1- 4”“9-B”“4- 6”“5-M”的基礎(chǔ)上，用戶自定義額外混淆的“8-H”“0-T”轉(zhuǎn)換規(guī)則等。使得密碼在通過(guò)映射表轉(zhuǎn)換后的密碼信息只能正向推導(dǎo)，無(wú)法反向破解。

除此之外，映射關(guān)系表也包含密碼位數(shù)的補(bǔ)位和字符的排列，聚合密碼管理器會(huì)判斷用戶密碼長(zhǎng)度是否符合網(wǎng)站密碼規(guī)則，如果不一致，則使用補(bǔ)位字符進(jìn)行補(bǔ)充(例如，對(duì)于缺位用k、y、p補(bǔ)位)，或者進(jìn)行刪位處理(對(duì)于過(guò)長(zhǎng)的密碼刪除某幾位或者刪除里面的特定數(shù)字和字母)。同時(shí)，由于現(xiàn)在網(wǎng)站的密碼位數(shù)規(guī)則多采用浮動(dòng)位數(shù)和字符組合，聚合密碼管理器會(huì)針對(duì)網(wǎng)站要求選擇映射關(guān)系，確定合適的密碼長(zhǎng)度和多種字符進(jìn)行排列組合，使得轉(zhuǎn)換后的密碼達(dá)到網(wǎng)站定義的最高安全級(jí)。以金融支付高安全等級(jí)為例，中國(guó)銀聯(lián)“云閃付”要求密碼為6～16位數(shù)字、字母和字符的組合，工商銀行“手機(jī)銀行App”要求密碼為8～30位的數(shù)字、字母、#號(hào)等分隔符的混合形式，“支付寶”要求密碼為6～20位字母、數(shù)字、符號(hào)組合，密碼管理器綜合后選擇生成密碼具有14位以上的密碼長(zhǎng)度且同時(shí)包含數(shù)字、大小寫(xiě)字母、分隔符號(hào)三種字符形式。

總的來(lái)說(shuō)，上述用戶密碼規(guī)則和映射關(guān)系表內(nèi)的字符轉(zhuǎn)換函數(shù)、密碼位數(shù)補(bǔ)位、密碼字符組合均采用用戶自主設(shè)置和系統(tǒng)按照規(guī)則隨機(jī)自動(dòng)生成的雙軌模式，同時(shí)滿足安全性和便利性的需求。特別地，用戶規(guī)則、映射關(guān)系表等所有信息都是先經(jīng)過(guò)AES算法加密后才進(jìn)行存儲(chǔ)，結(jié)合了現(xiàn)有主流技術(shù)方案提高系統(tǒng)整體安全性。

2.2 賬號(hào)注冊(cè)

在注冊(cè)階段，用戶首先按照網(wǎng)站界面提示，通過(guò)手機(jī)掃描網(wǎng)站界面二維碼或者瀏覽器插件自動(dòng)讀取的方式，獲取網(wǎng)站的密碼規(guī)則、網(wǎng)站地址、當(dāng)前時(shí)間、用戶唯一ID等信息，其中用戶唯一ID是用戶的賬號(hào)用戶名ID，由目標(biāo)網(wǎng)站系統(tǒng)自動(dòng)生成，也可通過(guò)用戶自主設(shè)定。其次，密碼管理器提示用戶選擇該網(wǎng)站對(duì)應(yīng)的安全等級(jí)(如購(gòu)物網(wǎng)站設(shè)置為“中安全”)，并根據(jù)安全等級(jí)匹配密碼組及對(duì)應(yīng)的用戶密碼規(guī)則(如6位數(shù)字加大寫(xiě)字母)，同時(shí)密碼管理器會(huì)記錄網(wǎng)站地址與密碼組、映射關(guān)系表的對(duì)應(yīng)聯(lián)系。然后，用戶按照用戶密碼規(guī)則自行設(shè)定密碼(如“A123456”)，由密碼管理器根據(jù)初始設(shè)置時(shí)生成的密碼映射關(guān)系完成用戶密碼向符合網(wǎng)站規(guī)則的網(wǎng)站密碼的轉(zhuǎn)換(包括綜合網(wǎng)站規(guī)則自動(dòng)選擇密碼位數(shù)、字符組成和字符轉(zhuǎn)換函數(shù))，并依據(jù)網(wǎng)站地址向網(wǎng)站發(fā)送用戶唯一ID、當(dāng)前時(shí)間、網(wǎng)站密碼等信息。最后，目標(biāo)網(wǎng)站存儲(chǔ)相關(guān)信息完成賬號(hào)注冊(cè)，密碼管理器將網(wǎng)站地址與密碼組等級(jí)、映射關(guān)系表、用戶密碼規(guī)則進(jìn)行對(duì)應(yīng)綁定。以用戶訪問(wèn)京東商城為例，用戶自主設(shè)定網(wǎng)站為“中安全”等級(jí)并匹配相應(yīng)的用戶密碼規(guī)則和映射關(guān)系表，密碼管理器將用戶密碼“A123456”轉(zhuǎn)換生成網(wǎng)站密碼“agkdDWON-#2078”后，與用戶唯一ID、當(dāng)前時(shí)間等信息打包發(fā)送到目標(biāo)網(wǎng)站完成注冊(cè)，整體流程如圖3所示。

圖3 聚合密碼管理器注冊(cè)階段流程

2.3 登錄使用

在使用階段，用戶按照網(wǎng)站界面的提示通過(guò)密碼管理器掃描二維碼或者直接瀏覽器插件讀取的方式，獲得該網(wǎng)站地址、當(dāng)前時(shí)間、用戶唯一ID等信息，此時(shí)，密碼管理器根據(jù)網(wǎng)站地址匹配用戶設(shè)定的密碼組等級(jí)(如“低安全”)，獲取用戶密碼規(guī)則后提示用戶輸入用戶密碼(如6位數(shù)字)。然后密碼管理器根據(jù)對(duì)應(yīng)的映射關(guān)系表，將輸入的用戶密碼轉(zhuǎn)換成符合網(wǎng)站規(guī)則的網(wǎng)站密碼，并根據(jù)網(wǎng)站地址向網(wǎng)站發(fā)送用戶唯一ID、當(dāng)前時(shí)間、網(wǎng)站密碼等信息，網(wǎng)站與自身存儲(chǔ)的用戶數(shù)據(jù)比對(duì)后即可完成登錄。以用戶訪問(wèn)京東商城為例，用戶掃描網(wǎng)站二維碼，由網(wǎng)站地址匹配到“中安全”等級(jí)并獲得用戶密碼規(guī)則和映射關(guān)系表，在用戶按提示輸入密碼“A123456”后，密碼管理器將用戶密碼轉(zhuǎn)換生成網(wǎng)站密碼“agkdDWON-#2078”，與用戶唯一ID、當(dāng)前時(shí)間等信息打包發(fā)送到目標(biāo)網(wǎng)站完成登錄，整體流程如圖4所示。

圖4 聚合密碼管理器登錄階段流程

3 討 論

本文通過(guò)將用戶密碼分類后向網(wǎng)站密碼的轉(zhuǎn)換，把現(xiàn)有常規(guī)的加密算法加密存儲(chǔ)密碼的方式轉(zhuǎn)變?yōu)榧用芩惴用艽鎯?chǔ)密碼映射轉(zhuǎn)換關(guān)系，摒棄了單一主密碼管理所有密碼信息的模式，而使用PBKDF2-SHA256算法生成加密鑰匙、AES256算法加密映射關(guān)系表的方式保留了與現(xiàn)有產(chǎn)品相同的AES加密算法高安全性[24]。同時(shí)，通過(guò)綜合用戶自定義和系統(tǒng)輔助生成的方式來(lái)制定網(wǎng)站密碼等級(jí)、映射關(guān)系、密碼規(guī)則，優(yōu)化密碼管理器的運(yùn)行邏輯，整體對(duì)密碼管理工具相關(guān)產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)方案提出了改進(jìn)與探索。聚合密碼管理器的具體實(shí)施如圖5所示。

(a) 常用密碼管理器

(b) 聚合密碼管理器圖5 密碼管理器實(shí)施對(duì)比圖

圖5(a)為常用密碼管理器的運(yùn)行模式，采用AES256加密算法對(duì)用戶的輸入密碼進(jìn)行加密并存儲(chǔ)，通過(guò)一個(gè)統(tǒng)一的主密碼實(shí)現(xiàn)所有密碼管理。而圖5(b)聚合密碼管理器通過(guò)用戶自定義網(wǎng)站等級(jí)、映射關(guān)系和密碼規(guī)則(普通網(wǎng)站A、“a-B，b-C，c-D…”的映射關(guān)系、字符數(shù)字字母組合)，將用戶的任意輸入密碼(即使是簡(jiǎn)單的數(shù)字密碼)通過(guò)轉(zhuǎn)換關(guān)系生成為復(fù)雜合規(guī)的網(wǎng)站密碼，由密碼多層映射隔離增加了安全性并優(yōu)化了用戶的使用便利性；而此時(shí)通過(guò)AES256加密算法加密并存儲(chǔ)的是網(wǎng)站A對(duì)應(yīng)的密碼映射關(guān)系，保留了與常用密碼管理器方案相同的加密算法安全性，且即使加密算法被攻破，也只是對(duì)映射關(guān)系的損失，不會(huì)觸及用戶自定義的密碼內(nèi)容。

綜上所述，本方案的優(yōu)勢(shì)在于：1) 從密碼管理器加密安全的角度，將現(xiàn)有的、直接將用戶密碼存儲(chǔ)的方式轉(zhuǎn)變?yōu)榇鎯?chǔ)加密后的映射關(guān)系表，即使數(shù)據(jù)庫(kù)遭受攻擊也不會(huì)泄露用戶的實(shí)際密碼，優(yōu)化了管理器的安全模式；而通過(guò)PBKDF2-SHA256算法生成加密鑰匙、AES256算法加密存儲(chǔ)映射關(guān)系表的方式，充分保留了AES算法的高安全性；同時(shí)映射轉(zhuǎn)換規(guī)則的應(yīng)用使得用戶可以將用戶密碼設(shè)定為最常見(jiàn)的簡(jiǎn)單密碼(例如CSDN泄露事件中表現(xiàn)出的數(shù)字密碼“123456789”、“123123123”)，降低了撞庫(kù)攻擊和隨機(jī)試驗(yàn)破解的風(fēng)險(xiǎn)，也有效避免了商用密碼管理器隨機(jī)生成的“強(qiáng)密碼”難以記憶、只能本地/服務(wù)器加密存儲(chǔ)的弱點(diǎn)。值得注意的是，為保證映射關(guān)系表的安全性，加密算法采用的是目前最成熟可靠、加密等級(jí)極高的AES256[25]算法加PBKDF2-SHA256的方式，并且也可根據(jù)加密技術(shù)的發(fā)展不斷迭代更新，不限于當(dāng)前AES算法的方式。2) 從用戶密碼數(shù)量管理的角度，將用戶密碼與對(duì)應(yīng)網(wǎng)站進(jìn)行自定義安全等級(jí)分類，針對(duì)不同等級(jí)梯度優(yōu)化各級(jí)密碼安全性，可以為同一個(gè)密碼組即具有相同安全等級(jí)的網(wǎng)站設(shè)置相同的用戶密碼(或是將網(wǎng)站名和編號(hào)反映在映射轉(zhuǎn)換關(guān)系中，由一個(gè)用戶密碼分別生成同一安全級(jí)別下的多個(gè)不同密碼)，既不是將整個(gè)密碼管理器的安全防護(hù)寄托于唯一的主密碼，也極大減少了用戶需要設(shè)置和記憶的密碼數(shù)量(以“高、中、低”三個(gè)安全等級(jí)為例，用戶只需通過(guò)簡(jiǎn)單的添加或者更換一到兩位字符來(lái)區(qū)分設(shè)置3個(gè)用戶密碼)，提高了用戶操作效率和靈活性。3) 從密碼轉(zhuǎn)換規(guī)則的角度，使得用戶能夠自主管理密碼組，包括私人設(shè)定相關(guān)用戶規(guī)則和映射關(guān)系表，將用戶自定義方式和系統(tǒng)綜合生成規(guī)則有機(jī)結(jié)合，進(jìn)一步提高密碼轉(zhuǎn)換管理的安全性。

4 結(jié) 語(yǔ)

信息時(shí)代互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)站數(shù)量的爆炸式增長(zhǎng)帶來(lái)了賬號(hào)隱私數(shù)據(jù)龐雜、難以管理的問(wèn)題，而常見(jiàn)密碼管理工具主密碼單一引發(fā)了大家對(duì)于安全性的擔(dān)憂。本文所述聚合密碼管理器通過(guò)將目標(biāo)網(wǎng)站分類和設(shè)定安全等級(jí)來(lái)進(jìn)行網(wǎng)站密碼的統(tǒng)一管理，基于用戶自定義和系統(tǒng)綜合輔助以生成用戶密碼到網(wǎng)站密碼的映射關(guān)系表并進(jìn)行AES算法加密存儲(chǔ)的方式，在不降低安全等級(jí)的前提下提高用戶操作效率和靈活性，改變了傳統(tǒng)的登錄機(jī)制在本地或是云端服務(wù)器存儲(chǔ)密碼信息來(lái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)身份驗(yàn)證的方式，有效避免了被攻擊導(dǎo)致用戶賬號(hào)密碼泄露的風(fēng)險(xiǎn)。