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基于规则评分的密码强度检测算法分析及实现(JavaScript)

  •  1
     
  •   iFat3 · 2018-03-20 18:56:27 +08:00 · 2376 次点击
    这是一个创建于 2440 天前的主题,其中的信息可能已经有所发展或是发生改变。

    简言

    用正则表达式做用户密码强度的通过性判定,过于简单粗暴,不但用户体验差,而且用户帐号安全性也差。那么如何准确评价用户密码的强度,保护用户帐号安全呢?本文分析介绍了几种基于规则评分的密码强度检测算法,并给出了相应的演示程序。大家可以根据自己项目安全性需要,做最适合于自己的方案选择。

    密码强度检测算法

    1 方案 1 (简单)

    方案 1 算法通过密码构成分析,结合权重分派,统计得出密码强度得分。得分越高,表示密码强度越大,也就越安全。方案 1 算法思想简单,实现容易。

    1.1 方案 1 评分标准

    一、密码长度:

    • 5 分: 小于等于 4 个字符
    • 10 分: 5 到 7 字符
    • 25 分: 大于等于 8 个字符

    二、字母:

    • 0 分: 没有字母
    • 10 分: 全都是小(大)写字母
    • 20 分: 大小写混合字母

    三、数字:

    • 0 分: 没有数字
    • 10 分: 1 个数字
    • 20 分: 大于 1 个数字

    四、符号:

    • 0 分: 没有符号
    • 10 分: 1 个符号
    • 25 分: 大于 1 个符号

    五、奖励:

    • 2 分: 字母和数字
    • 3 分: 字母、数字和符号
    • 5 分: 大小写字母、数字和符号

    1.2 方案 1 等级划分

    根据密码评分,将密码划分成以下 7 个等级:

    • >= 90: 非常安全( VERY_SECURE )
    • >= 80: 安全( SECURE )
    • >= 70: 非常强( VERY_STRONG )
    • >= 60: 强( STRONG )
    • >= 50: 一般( AVERAGE )
    • >= 25: 弱( WEAK )
    • >= 0: 非常弱( VERY_WEAK )

    该评分标准及等级划分,实际使用时,可小做调整,但不建议做大的变动。

    1.3 方案 1 演示程序

    演示程序

    1.4 方案 1 测试分析

    // 评分 25,纯小写字母无法通过验证
    console.log("aaaaaaaa".score());
    // 评分 45,纯数字无法通过验证
    console.log("11111111".score());
    // 评分 47,小写+数字无法通过验证
    console.log("aa111111".score());
    // 评分 45,小写+大写无法通过验证
    console.log("aaaaAAAA".score());
    // 评分 50,4 位密码不可能通过验证
    console.log("11!!".score());
    // 评分 70,5 位密码可通过验证
    console.log("0aA!!".score());
    // 评分 67,小写+大写+数字可通过验证( 8 位)
    console.log("aA000000".score());
    // 评分 70,数字+符号可通过验证
    console.log("000000!!".score());
    

    从以上测试结果中,我们可以看出算法是十分的有效的,基本能够保证密码具有一定的安全性。但是存在的问题也很明显,其中最主要的问题是对重复或连续的字符评分过高。以测试用例中最后一个为例: 000000!! 可以得到 70 分,但显然并不是一个非常强壮的密码。

    另外,方案 1 最高可以得到 95 分,也就是说没有 100 分(绝对安全)的密码,这一点也是很有智慧的设计。

    2 方案 2

    针对方案 1 中的不足,方案 2 中引入了减分机制。对于重复出现,连续出现的字符给予适当的减分,以使得密码评分更准确。同时在方案 2 中密码的评分基数及计算过程都十分的复杂,要想理解其中每一步的含义,请保持足够的耐心。

    2.1 方案 2 加分项

    一、密码长度:

    • 公式 :+(n*4),其中 n 表示密码长度

    二、大写字母:

    • 公式:+((len-n)*2),其中 n 表示大写字母个数,len 表示密码长度

    三、小写字母:

    • 公式:+((len-n)*2),其中 n 表示小写字母个数,len 表示密码长度

    四、数字:

    • 公式:+(n*4),其中 n 表示数字个数
    • 条件:满足 n < len,才能得到加分,len 表示密码长度

    五、符号:

    • 公式:+(n*6),其中 n 表示符号个数

    六、位于中间的数字或符号:

    • 公式:+(n*2),其中 n 表示位于中间的数字或符号个数

    七、最低条件得分:

    • 公式:+(n*2),其中 n 表示满足的最低条件条目数
    • 条件:只有满足最低条件,才能得到加分

    其中最低条件的条目如下:

    • 1.密码长度不小于 8 位
    • 2.包含大写字母
    • 3.包含小写字母
    • 4.包含数字
    • 5.包含符号

    最低条件要求满足条目 1 并至少满足条目 2-5 中的任意三条。

    2.2 方案 2 减分项

    一、只有字母:

    • 公式:-n,其中 n 表示字母个数

    二、只有数字:

    • 公式:-n,其中 n 表示数字个数

    三、重复字符数(大小写敏感):

    该项描述复杂,具体计算方法见如下示例程序:

    var pass = "1111aaDD";  //示意密码
    var repChar = 0;
    var repCharBonus = 0;  //得分
    var len = pass.length;
    for(var i = 0; i < len; i++) {
        var exists = false;
        for (var j = 0; j < len; j++) {
            if (pass[i] == pass[j] && i != j) {
                exists = true;
                repCharBonus += Math.abs(len/(j-i));
            }
        }
        if (exists) {
            repChar++;
            var unqChar = len - repChar;
            repCharBonus = (unqChar) ? Math.ceil(repCharBonus/unqChar) : Math.ceil(repCharBonus);
        }
    }
    

    四、连续大写字母:

    • 公式:-(n*2),其中 n 表示连续大写字母出现的次数
    • 举例:如输入 AUB,则 n=2

    五、连续小写字母:

    • 公式:-(n*2),其中 n 表示连续小写字母出现的次数
    • 举例:如输入 aub,则 n=2

    六、连续数字:

    • 公式:-(n*2),其中 n 表示连续数字出现的次数
    • 举例:如输入 381,则 n=2

    七、正序或逆序字母:

    • 公式:-(n*3),其中 n 表示连续发生的次数
      • 正序或逆序是指字母表中的顺序
      • 不区分大小写
    • 条件:只有连续 3 个字母或以上,才会减分,
    • 例 1:如输入 ABC,则 n=1
    • 例 2:如输入 dcBA,则 n=2

    八、正序或逆序数字:

    • 公式:-(n*3),其中 n 表示连续发生的次数
    • 条件:只有连续 3 个数字或以上,才会减分
    • 例 1:如输入 123,则 n=1,
    • 例 2:如输入 4321,则 n=2
    • 例 3:如输入 12,则不会减分

    九、正序或逆序符号:

    • 公式:-(n*3),其中 n 表示连续发生的次数
    • 条件:只有连续 3 个符号或以上,才会减分

    2.3 方案 2 等级划分

    根据密码评分,将密码划分成以下 5 个等级:

    • >= 80: 非常强( VERY_STRONG )
    • >= 60: 强( STRONG )
    • >= 40: 好( GOOD )
    • >= 20: 弱( WEAK )
    • >= 0: 非常弱( VERY_WEAK )

    2.4 方案 2 演示程序

    演示程序

    2.5 方案 2 测试分析

    // 评分 0
    console.log("11111111".score());
    // 评分 2
    console.log("aa111111".score());
    // 评分 38
    console.log("000000!!".score());
    // 评分 76
    console.log("Asdf2468".score());
    // 评分 76
    console.log("Mary2468".score());
    // 评分 60
    console.log("@dmin246".score());
    

    从以上测试可以看出方案 2 较方案 1 有了比较大的改进和提升,尤其是对连续或重复字符上表现出色。但是方案 2 也存在明显的不足,主要缺点包括对人名( Mary )、单词( Story )、键盘上相连的键( Asdf )、L33T (@dmin )没法识别。

    L33T:是指把拉丁字母换成数字或是特殊符号的书写形式。例如把 E 写成 3、A 写成 @ 、to 写成 2、for 写成 4。

    3 方案 3 zxcvbn

    3.1 简要说明

    针对方案 2 中的不足,引入了方案 3,进一步的提长密码强度。方案 3 完全引入一个第三方检验工具 zxcvbn。

    zxcvbn 是一个受密码破解启发而来的密码强度估算器。它通过模式匹配和保守估计,大概可以识别大约 30K 左右的常规密码。主要基于美国人口普查数据,维基,美国电影,电视流行词以及其它一些常用模式,像日期,重复字符,序列字符,键盘模式和 L33T 会话等。

    从算法的设计思想上,该方案完全秒杀基于构成的统计分析方法(前两种方法)。同时 zxcvbn 支持多种开发语言。因其模式的复杂及字典的存在,当前版本的 zxcvbn.js 大约有 800 多 K。

    要了解项目的详情及算法见 zxcvbn 官网:

    github zxcvbn

    3.2 方案 3 演示程序

    演示程序

    以上是三胖对密码强度检测算法和方案的理解和分析,不足之处还请大家多多指正!

    原文链接

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