别拿指纹当密码,没用!看完你就明白了

密码就是一坨翔。没有人会挑选一个好的密码,就算他们好不容易选了一个不错的,也会在所有的网站上都使用这个密码;就算你用了一个可以信赖的密码管理软件,它也会被人破解。不过你知道比密码更烂的是什么吗?那就是指纹。指纹的问题多如牛毛,你在任何时候都不应该用它来取代密码。

密码应该是保密的,就像你小时候养的宠物的名字。相比之下,你带着手指头到处晃悠,它们几乎在任何时候都是暴露在外的。当你的密码被泄露了,一般很容易就换个新密码。可你不想换个手指头吧?最后,也是最为重要的,你希望密码是经过哈希处理的,这样就算密码数据库被盗,不法之徒也无法获取你的密码。

在本文剩下的篇幅中,我会分别介绍以上三个方面的内容,希望能说服你相信,从根本上说用指纹比用密码要糟糕得多。(你听信苹果谷歌的忽悠?不,我想你不会的。)

指纹并不保密

首先,使用指纹取代密码最明显的问题,就是指纹压根就不是保密的。想想你在影视剧里面看到的:警察在向坏蛋问话的时候,递给了他一杯咖啡,然后把这个杯子送到法医实验室,就搞到了他的指纹。案件侦破!

但实际情况会更糟。你的指纹到处都是。可以从纸张、键盘和桌子表面上提取到指纹。你不会把你的密码写在便签纸上,然后贴到工位的显示器上,对吧?可如果你的工作需要使用指纹来进行身份认证,那这个密码可能已经留在你的显示器上了。

德国黑客 Jan Krissler(网名 starbug),只要一有机会就会向别人灌输这个概念。 iPhone 5 touchID 系统刚发布的时候,starbug 就开始垂涎三尺了。他立刻买了一台,鼓捣了两天后,他证明自己能在苹果店门口排队的人群散去之前,就能骗过指纹读取器。starbug 在接受 Ars Technica 采访的时候, 抱怨说这也太容易了。来自苹果的匿名人士表示,他们原本预期这个过程会花上两个月,而不是两天。

如何仿造指纹

他用来仿造指纹的技术超级简单。他复制了一个指纹,然后把它蚀刻在铜片上(和制作印刷电路板一样),在蚀刻上喷一层石墨,最后在上面盖上一层木胶或者乳胶。在铜片被蚀刻掉的地方,胶水加石墨的指模会更深,这用来模拟你手指上纹路。石墨涂层和手指一样拥有电容的特性。如果再用上和皮肤颜色相同的乳胶,你就做出了一个像碟中谍电影里一样的东西,成本只有 5 美元加上一个下午的时间。而你需要的只是从杯子或者书本上提取一张质量好点的指纹图片。

从照片中提取指纹

别在你的照片中露出指纹。从一张记者招待会的照片中,starbug 复制出了 Ursula von der Leyen(德国国防部长)的指纹。不管这个指纹是不是真的能控制整个德国的军队,反正你明白这个意思了;希望他们真的别用指纹来当密码。

在德国的黑客交流大会上,starbug 做了一个很棒的演讲,他讨论了这项技术所需要的照片分辨率,以及很多其他和生物特征辨识相关的黑客技术。不过重点在于,只要有足够的分辨率、或者是一个足够好的镜头,就可以从一个很舒服的距离拍摄到指纹的照片。其中主要的限制是焦距带来的浅景深以及光照情况,这对于那些在照明充足的台上、面对一大堆相机的政客们来说可不是个好消息。不管你是不是政客,除非你一直戴着手套,否则你的指纹就不会得到很好的保护。

指纹是不可改变的

好吧,假设说你的普通密码不管因为什么原因泄露了,会有多糟?在理想世界中,被攻破的网站会通知你并提醒你更换密码。你可以把宠物狗的名字换成宠物猫的名字,或者你出生的年份和你妹妹的出生年份。搞定!

不过如果你用指纹当密码,然后不慎泄露的话,却不可能去改变它。实际上,在传统使用指纹的场景中,正是利用了它的唯一性和不可变性——比如在犯罪现场中用来甄别罪犯。要是能在犯罪之后改变指纹的话,你就不用戴那些碍事的手套了。

指纹会伴随你一生。如果我盗取了你的指纹,我就可以解锁你现有的指纹加密的设备,和你以后购买的所有指纹加密的设备。指纹只是半安全的,它不可修改,这让它成了相当糟糕的密码。这一点不用再多说了,反正肯定就是这么回事儿了,不过还是得强调一下,因为世上还是有很多坏警察的(译注:会盗用你的指纹)。

举个例子,敏感的政府机构会使用个人身份认证(PIV)卡,上面包括了雇员的指纹。除了需要输入正确的密码之外,使用 PIV 卡的联邦雇员还必须扫描指纹,并和保存在卡内的指纹进行对比。这种使用密码和指纹匹配的方式构成了双重认证系统。

而在这之后,美国国家人事局(OPM)被黑了,560 万(!)枚政府雇员的指纹被窃取,很可能是外国间谍机构干的。于是现在国土安全局可能不得不改为使用“三重认证”,因为其中的一个认证方式已经彻底完蛋了。如果当初政府在 PIV 卡中使用了一种可替换的方式,至少这次泄露弥补起来会容易得多。

密码需要定期更换来确保其保密性和安全性。指纹是不可更换的。

指纹是不能被哈希处理的

指纹的问题在于判定的时候只要近似就够了,而且应该也是这样。如果我在指纹识别器上按手指的时候稍微大了点劲儿,或者稍微错位了一点,又或者手指被划伤了,我依然希望这个识别器能接受我的指纹。训练有素的 FBI 探员在对比指纹时,通常都使用“部分”匹配的方式,只要有合理的精确度就够了。对于血肉之躯的人类和现实世界中的指纹扫描仪来说,近似匹配是合情合理的。不过只要指纹有细微的瑕疵,经过哈希处理后就会和参照版本完全不同。这也就意味着指纹是不可哈希的。哈希算法让密码更加健壮,一旦缺少了哈希算法的保护,指纹就变得脆弱得多。

现在假设一个靠谱点的网站被黑了,就算黑客窃取了网站的密码数据库,他们也不会因此拥有这些密码的列表。他们只能得到用户名以及被单向哈希之后的密码。

当你输入密码的时候,网站会对结果进行哈希运算。如果你输入的哈希值和网站保存的哈希值相同,就能确认这个密码是正确的。因为哈希算法是完全单向的,所以对任何人来说,从哈希结果反推出你实际的密码几乎都是不可能的。实际上,反推哈希密码最简单的方式,就是尝试每个可能的密码,计算哈希值,然后进行比较。

相比之下,一个简单初级的实现,就是网站直接保存了每个用户的密码,但是用一个主密码对它们进行加密。如果黑客能够搞定这个主密码,他们就能破解整个数据库中的所有密码。这个主密码在每次密码校验过程中都会用到,这使得它拥有巨大的价值,同时却也非常脆弱。如果使用不同的主密码分别加密每个用户的数据的话,就意味着他们还得维护一个巨大的主密码数据库,这其实毛用都没有。这就是为什么每个靠谱的网站都只会保存用户密码的哈希结果。

不过哈希算法仍然可以比加密做得更好。如果网站的开发者拥有足够的安全意识,就会在进行哈希计算之前进行加盐:在密码中附加上其他的一些东西(这个东西不必是保密的);这会让暴力破解的过程变得更加缓慢,因为这相当于每个人的密码都是以不同的形式进行哈希的。

如果咱俩都使用了“!password123”作为密码,不过我的密码之前加了“elliot”,而你的密码之前加了“joe_user”,我们的密码经过哈希处理之后就会变得完全不同。就算黑客最终猜到了你的密码,因为这个“盐值”的存在,他们也无法立刻得知我的密码。

如果网站安全做得特别好的话,这个哈希过程会使用一个耗时的算法重复进行上千次,从而进一步减缓了暴力破解的速度。在你登录网站的时候如果花上个半秒一秒,对你来说可能不是什么事儿,不过对于那些依赖于每秒进行数百万次尝试的暴力破解者来说,这可就是大麻烦了。密码管理软件 LastPass 被破解译注:如果你的浏览器默认是中文语言,这个链接会跳到他自己的中文版页面上,这个中文版页面……有点逗比),这件事是个很好的例证。他们被破解了这事儿本身确实挺糟的,你还是得换掉你的主密码,不过如果做得够好的话,任何人还是无法在短时间内暴力破解你的密码。

指纹和雪崩效应

刚才这些东西和指纹到底有啥关系?指纹本身不能经过哈希处理,所以上面那些做法(在数据中只保存加盐密码的哈希值)在安全性上面所带来的优势,对指纹来说毛用没有。这是因为除了单向之外,一个好的哈希算法展现了所谓的雪崩效应:密码中一个轻微的改变会导致哈希结果极大的区别。

字符串“!password123”在使用 MD5 哈希处理之后,得到的值是 b3a2efccbe10c39f2119979a6f9a3ab2,而“!Password123”对应的值是 d2583f9c75fbc22890d39e7241927511。这两个字符串只有一个字母不同,那个大写的“P”,但是两个哈希结果的差异却相当巨大。这防止了那些暴力破解者去判断他们尝试的密码和实际密码之间的近似程度。如果密码中每出现一个正确字母就和目标哈希值接近一分的话,他们毫不费力地就能猜到你的密码了。雪崩效应意味着猜到“相似”的密码是毫无意义的。

正如我之前提到的,指纹技术需要能判断出“足够相似”。如果把它进行哈希处理的话,就会差之毫厘、谬以千里。这也就是说,指纹只能被明文存储,或者加密存储,但是哈希算法一点用也没有,因为一个好的哈希算法会导致雪崩效应。指纹数据库不可避免地会成为薄弱环节,只要你的指纹被保存下来,不管是在你的 iPhone 上、在 IPV 卡上还是在电子护照上,只要知道了主密码,这里面存储的指纹都可以被破解。

电子护照

哈希方法对比加密方法的一个很好的例子,就是电子护照。其中加密保存了你的指纹和虹膜照片的数据,因为这些都是敏感信息。不过这些数据也只能加密(而不能哈希处理),因为护照读取器需要能够解密这些信息,才能和你的手指和眼睛进行比对。(译注:中国的电子护照在芯片内也包含指纹和照片,也是加密保存的

在这上面,所有你的非敏感信息和加密之后的数据包会一起进行哈希计算,这个哈希值会使得篡改其中任何信息都变得很困难。你可能想在这些数据里面改变一个比特,然后在别的地方改变另一个比特“找补”回来,然而雪崩效应让这一切成为不可能。

即使这样,到目前为止,这也仅仅意味着你的指纹只能通过加密的方式进行保护,而不是哈希处理的方式。这对于海关来说无所谓,因为他们只关心你的指纹是不是被篡改过了。对他们来说,你的指纹只是用来证明你就是你;以及通过跟在你的信息后面的一个哈希值,来确保你的数据不会被篡改。

而另一方面,对于考虑到隐私问题的个人而言,只是把你的指纹进行加密不免让人有些担忧。一个拥有你的护照和正确密码的坏蛋,可以把数据进行解密从而获得你的指纹。虽然从护照封皮上提取你的指纹可能要容易得多,因为指纹不是保密的,还记得吧?

结论

别把你的指纹当密码用。指纹是永久不变的、容易校验的并可以轻松获取的,这对于犯罪调查和确认你的身份来说非常有帮助。不过它们并不是密码,因为它们不是保密的、是无法改变的、而且也很难安全地保存。

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关于作者:Erucy

曾经的SharePoint喵星程序猿(暂时还挂着微软MVP的名头),现在的Azure/.Net/MongoDB/Cordova/前端程序猿,偶尔写小说 个人主页 · 我的文章 · 46 ·   

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最新评论
  • 蓝枫紫叶 IT小蜗牛 2015/12/03

    指纹确实不靠谱,眼睛倒是可以考虑。

  • sikele2236   2015/12/03

    通篇没说别人搞到你的指纹如何利用。

  • achlys CRM 2015/12/03

    深刻学习 不过指纹真的不靠谱 只要想造假确实太简单

  • fetag   2015/12/04

    所谓“密码的绝对安全”本就是不存在的!即使在密码学领域,也从未讲过哪种加密算法牢不可破,无论是公钥的椭圆加密、离散对数,还是对称加密的AES,都只是强调以现有的计算能力,想要破解它们可能需要很长很长的时间。
    作者指出指纹不安全,并不是对密码学理论本身的攻击,而是利用了“密钥存储方式”不当的漏洞,实际上属于社会工程学,并不算密码学的问题。

  • 说的太好了,所以说较贵重的资料存放的设备不能仅凭指纹就可以通过验证

  • 指纹主要是防防一般人而已,其实这也就够了,小老百姓还值得人这么挖空心思的去解密指纹密码。。。现实,和特工电影 还是有区别的。。。

  • Panblack 运维 2015/12/07

    用指纹当用户名倒是不错,呵呵呵。

  • 古月良云 阿猿 2016/01/04

    是啊!听他这么一说,是非常有道理的!建议支付宝不要采用指纹校正了,还有华为!手机上大把的指纹,瞬间觉得不太安全!

  • 这么说手机上可能有指纹存储的明文备份咯?如何可以保存替换,那把一个手机上的拷贝到另一个相同手机上,,那就happy了

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