Gocrypto多次调用结果不一致解决方法

本文旨在帮助开发者解决在使用 Go 语言 `crypto` 包进行密码认证时，多次调用加密函数结果不一致的问题。通过一个实际案例，深入分析了由于 `hash` 函数参数顺序错误导致验证失败的原因，并提供了详细的修改建议和代码示例。本文强调了仔细检查函数参数顺序、利用类型系统、编写单元测试以及代码版本控制的重要性，旨在帮助开发者避免类似错误，确保密码认证的安全性。适用于对 Go 语言和密码学有一定了解的开发者阅读，帮助他们构建更安全可靠的密码认证系统。

第一段引用上面的摘要：

本文旨在帮助开发者排查和解决 Go 语言密码认证库中 crypto 包多次调用返回不同结果的问题。通过分析问题代码，找出 hash 函数参数顺序错误，并提供修改建议，确保密码认证的正确性。本文适合对 Go 语言和密码学有一定了解的开发者阅读。

在开发密码认证库时，经常会遇到多次调用加密函数，但结果不一致的问题。这会导致验证失败，影响系统的安全性。本文将以一个实际案例为例，分析问题原因，并提供解决方案。

问题分析

以下代码展示了一个密码认证库的实现，包含 Check() 和 New() 两个函数，分别用于验证密码和生成新的盐值及哈希值。

package main

import (
    "code.google.com/p/go.crypto/scrypt"
    "crypto/hmac"
    "crypto/rand"
    "crypto/sha256"
    "crypto/subtle"
    "errors"
    "fmt"
    "io"
)

// 常量定义
const (
    KEYLENGTH = 32
    N         = 16384
    R         = 8
    P         = 1
)

// hash 函数：使用 scrypt 进行密钥扩展，然后使用 HMAC 生成哈希值
func hash(hmk, pw, s []byte) (h []byte, err error) {
    sch, err := scrypt.Key(pw, s, N, R, P, KEYLENGTH)
    if err != nil {
        return nil, err
    }
    hmh := hmac.New(sha256.New, hmk)
    hmh.Write(sch)
    h = hmh.Sum(nil)
    hmh.Reset() // 清空 HMAC，可选
    return h, nil
}

// Check 函数：验证密码是否正确
func Check(hmk, h, pw, s []byte) (chk bool, err error) {
    fmt.Printf("Hash: %x\nHMAC: %x\nSalt: %x\nPass: %x\n", h, hmk, s, []byte(pw))
    hchk, err := hash(hmk, pw, s)
    if err != nil {
        return false, err
    }
    fmt.Printf("Hchk: %x\n", hchk)
    if subtle.ConstantTimeCompare(h, hchk) != 1 {
        return false, errors.New("Error: Hash verification failed")
    }
    return true, nil
}

// New 函数：生成新的盐值和哈希值
func New(hmk, pw []byte) (h, s []byte, err error) {
    s = make([]byte, KEYLENGTH)
    _, err = io.ReadFull(rand.Reader, s)
    if err != nil {
        return nil, nil, err
    }
    h, err = hash(pw, hmk, s)
    if err != nil {
        return nil, nil, err
    }
    fmt.Printf("Hash: %x\nSalt: %x\nPass: %x\n", h, s, []byte(pw))
    return h, s, nil
}

func main() {
    // 已知的有效值
    pass := "pleaseletmein"

    hash := []byte{
        0x6f, 0x38, 0x7b, 0x9c, 0xe3, 0x9d, 0x9, 0xff,
        0x6b, 0x1c, 0xc, 0xb5, 0x1, 0x67, 0x1d, 0x11,
        0x8f, 0x72, 0x78, 0x85, 0xca, 0x6, 0x50, 0xd0,
        0xe6, 0x8b, 0x12, 0x9c, 0x9d, 0xf4, 0xcb, 0x29,
    }

    salt := []byte{
        0x77, 0xd6, 0x57, 0x62, 0x38, 0x65, 0x7b, 0x20,
        0x3b, 0x19, 0xca, 0x42, 0xc1, 0x8a, 0x4, 0x97,
        0x48, 0x44, 0xe3, 0x7, 0x4a, 0xe8, 0xdf, 0xdf,
        0xfa, 0x3f, 0xed, 0xe2, 0x14, 0x42, 0xfc, 0xd0,
    }

    hmac := []byte{
        0x70, 0x23, 0xbd, 0xcb, 0x3a, 0xfd, 0x73, 0x48,
        0x46, 0x1c, 0x6, 0xcd, 0x81, 0xfd, 0x38, 0xeb,
        0xfd, 0xa8, 0xfb, 0xba, 0x90, 0x4f, 0x8e, 0x3e,
        0xa9, 0xb5, 0x43, 0xf6, 0x54, 0x5d, 0xa1, 0xf2,
    }

    // 验证已知值，成功
    fmt.Println("Checking known values...")
    chk, err := Check(hmac, hash, []byte(pass), salt)
    if err != nil {
        fmt.Printf("%s\n", err)
    }
    fmt.Printf("%t\n", chk)

    fmt.Println()

    // 使用已知的 HMAC 密钥和密码创建新的哈希值和盐值
    fmt.Println("Creating new hash and salt values...")
    h, s, err := New(hmac, []byte(pass))
    if err != nil {
        fmt.Printf("%s\n", err)
    }

    // 验证新值，失败！
    fmt.Println("Checking new hash and salt values...")
    chk, err = Check(hmac, h, []byte(pass), s)
    if err != nil {
        fmt.Printf("%s\n", err)
    }
    fmt.Printf("%t\n", chk)
}

运行以上代码，会发现使用已知值验证密码时成功，但使用新生成的哈希值和盐值验证密码时失败。这是因为 New() 函数中调用 hash() 函数时，参数顺序错误。

解决方案

Check() 函数中 hash() 函数的调用方式是正确的：

hchk, err := hash(hmk, pw, s)

而在 New() 函数中，hash() 函数的调用方式是错误的：

h, err = hash(pw, hmk, s)

正确的调用方式应该是：

h, err = hash(hmk, pw, s)

修改后的 New() 函数如下：

// New 函数：生成新的盐值和哈希值
func New(hmk, pw []byte) (h, s []byte, err error) {
    s = make([]byte, KEYLENGTH)
    _, err = io.ReadFull(rand.Reader, s)
    if err != nil {
        return nil, nil, err
    }
    h, err = hash(hmk, pw, s) // 修改此处
    if err != nil {
        return nil, nil, err
    }
    fmt.Printf("Hash: %x\nSalt: %x\nPass: %x\n", h, s, []byte(pw))
    return h, s, nil
}

总结与注意事项

1. 仔细检查函数参数顺序： 在调用参数类型相同的函数时，务必仔细检查参数顺序，避免出现类似错误。
2. 使用类型系统： 可以考虑使用更严格的类型系统，例如定义结构体来表示 HMAC 密钥、密码和盐值，以避免参数顺序错误。
3. 编写单元测试： 编写充分的单元测试是发现此类错误的有效方法。在修改代码后，务必运行单元测试，确保代码的正确性。
4. 代码版本控制： 使用 Git 等版本控制工具，可以方便地回溯代码，查找错误原因。
5. HMAC Key 的安全性： HMAC Key 必须保密，否则攻击者可以伪造哈希值，绕过密码验证。

通过以上步骤，可以有效地排查和解决密码认证库中 crypto 包多次调用返回不同结果的问题，确保密码认证的安全性。在实际开发中，应重视代码质量，编写清晰、易懂的代码，并进行充分的测试，以避免出现类似错误。

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