從數位鑑識角度探討個人資料保護觀念(3) – 你的密碼安全嗎?

2011 / 09 / 28

張英傑

在網路上，密碼是最常用來進行身份驗證的工具，無論存取電子郵件、使用即時通、網路購物等等，都必須使用帳號密碼，不同應用系統對於密碼儲存的方式也有差異。

系統儲存密碼及認證的方式

一般來說，作業系統對於密碼的儲存並非採取明碼方式儲存於硬碟或機碼中，而是將密碼經過數學運算，再將此數值存放於硬碟中，常用的數學運算方式有MD5、SHA1等，這類雜湊運算稱之為不可逆向之運算，所計算出來之結果無法以任何方式還原回原來之資訊，因此非常適合應用於密碼儲存。

舉例來說數字 “1234”經過MD5計算出來之數值為”81DC9BDB52D04DC20036DBD8313ED055”，系統將此數值儲存於硬碟中，用戶登入進行認證時輸入密碼”1234”，作業系統會自動以MD5進行計算，然後將計算出來的結果再與儲存於硬碟中的數值進行比對，若吻合則代表密碼正確允許登入，因此就算有人從硬碟中竊取出密碼檔，仍無法直接了解原來之密碼進而使用此密碼。

電子郵件密碼也採用類似的架構，會員網站、線上交易網站則牽涉到系統開發人員之設計概念，且這類網站通常會結合資料庫，因此，絕大部分開發人員會將帳號/密碼等資訊儲存於資料庫中，且密碼儲存多數也會採用上述方式或以加密方式存放，但開發人員若為了開發過程之除錯方便而採明碼儲存，一旦未來不幸遭遇駭客入侵竊取會員資料，其所衍生的後果恐怕很難預料。

密碼真的破不了嗎？

以MD5、SHA1……等方式運算出來所儲存的密碼，難道真的無法破解嗎？其實不然，常見的密碼破解方法有以下三種：

第一、查表密碼攻擊(Rainbow Attack)模式：其原理就是建立一個龐大的對照表（表1），將原始明碼與經過MD5、SHA1……等計算後之結果數值相互對應，當獲取一份MD5/SHA1編碼過的密碼表時，將該密碼數值透過查表密碼攻擊軟體搜尋有無該數值之對應，若有則中獎表示查到密碼，沒有則表示表單內無相互對應值，此類型破解模式，只要對應表製作越完整命中率就越高。

表1、密碼對應表範例

明碼	MD5 Hash	SHA1 Hash
1	C4CA4238 A0B92382 0DCC509A 6F75849B	356A192B 7913B04C 54574D18 C28D46E6 395428AB
13	C51CE410 C124A10E 0DB5E4B9 7FC2AF39	BD307A3E C329E10A 2CFF8FB8 7480823D A114F8F4
24	1FF1DE77 4005F8DA 13F42943 881C655F	4D134BC0 72212ACE 2DF385DA E143139D A74EC0EF
a	0CC175B9 C0F1B6A8 31C399E2 69772661	86F7E437 FAA5A7FC E15D1DDC B9EAEAEA 377667B8
ab	187EF443 6122D1CC 2F40DC2B 92F0EBA0	DA23614E 02469A0D 7C7BD1BD AB5C9C47 4B1904DC
abc	90015098 3CD24FB0 D6963F7D 28E17F72	A9993E36 4706816A BA3E2571 7850C26C 9CD0D89D

資料來源：本文作者整理，2011/8。

第二、字典檔密碼攻擊(Dictionary Attack)模式：其原理是將現場所蒐集到的資訊當成密碼組合，交由軟體將這些字句資訊進行不同排列組合，藉此產生密碼進行破解工作（表2）。這種破解密碼的方式，主要依賴現場人員蒐集資訊的能力，蒐集的越完整命中率就越高。

表2、現場資訊的密碼組合範例

蒐集到的資訊	Jack、alex、0520、1231
可能的密碼組合	jack0520	jack1231	jackalex	jack0520alex1231
	alex0520	alex1231	alexjack	alex0520alex1231

第三、暴力密碼攻擊(Brute Force Attack)模式：其原理就是告訴軟體密碼設定規則，如：最小與最大長度、包含哪些字元(a..z、A..Z、0..9、!@#$%...)，軟體將這些字元自動進行組合，從最小長度開始組合直到最大長度，再利用軟體產生出來的密碼進行破密工作。這類型手法由於沒有特定規則因此最耗費時間，除非其他方式都處理過無法命中，最後才會考慮此模式。

破解密碼不一定要等到地老天荒

當我們採用暴力密碼攻擊模式來破解密碼時，命中率還須視原始密碼長度，也就是說原始密碼長度越短命中機率就越高，長度越長則命中率就越低，何以如此呢？

舉例來說，假設密碼只能使用英文字母，從A到Z共有26個字母，在密碼長度為4個字元數時，共有26的4次方、也就是456,976個排列組合，若密碼長度為15個字元數的話，則共有26的15次方、也就是1,677,259,342,285,725,925,376個組合；假設破密軟體每秒可破解200個密碼，密碼長度為4個字元數時，破密工作最多需耗費39分鐘就可完成，但密碼長度高達15個字元數時，就得耗費53,185,544,846,706年的時間方能解開，但果真是如此嗎？

事實上，近年來由於線上遊戲產業的蓬勃發展，造就了圖形顯示加速卡這塊市場日趨擴大，圖形顯示加速卡所採用的GPU就像一個內藏了數百顆CPU的裝置，因此已有部分專業於破密軟體開發領域的廠商，將圖形顯示加速卡所採用的GPU應用於破密用途，一顆GPU相當於300至500顆CPU的運算效能，以此推算安裝一片GPU加速卡就可提升近500倍的運算速度，配合分散式運算架構擴展延伸至數百台甚至上千台之運算工作站，整個高速運算陣列將可達到500*1,000個CPU的運算效能，在效能提昇的情況下，破解密碼工作所耗費的時間將可大幅縮短。

除了運用這類高速運算陣列工具來輔助破解密碼工作，實際上我們在進行密碼破解工作前，還是會盡可能在現場蒐集更多更完整的資訊，包含嫌疑犯的個人基本資訊（中英文姓名、出生年月日、住址、電話號碼、手機號碼、個人暱稱、學經歷…等）、相關朋友資訊、個人喜好、記事本/電子郵件…等等資訊內容，理由很簡單，簡單的密碼規則可能來自於這些資訊的組合（最容易記憶），而複雜的密碼組合因為不容易記憶，可能記錄在某個地方，也許是記事本或電子郵件，甚至筆者曾在某客戶端發現他的密碼就貼在電腦螢幕旁邊，這也是為何鑑識人員在現場需要蒐集這些資訊的原因。