Go 中使用 KDF 进行密码哈希和验证

存储密码认证信息是需要非常小心的，否则会有泄漏的风险。

KDF (key derivation function，密钥派生函数) 可以通过特定算法将密码派生出指定长度的密钥，非常适用于密码验证的密码哈希处理。

常用于密码哈希的 KDF 算法有 bcrypt，scrypt，Argon2，PBKDF2。在 2013 到 2015 年间进行的密码哈希竞赛宣布 Argon2 成为获胜者，所以目前最为推荐用于密码哈希的算法就是 Argon2。

Go 语言实现

Go 中提供了 golang.org/x/crypto，其中包括常用的 KDF：

• Argon2, golang.org/x/crypto/argon2。
• Bcrypt, golang.org/x/crypto/bcrypt。
• Scrypt, golang.org/x/crypto/scrypt。
• PBKDF2, golang.org/x/crypto/pbkdf2。
• HKDF, golang.org/x/crypto/hkdf。

KDFCrypt

直接使用 golang.org/x/crypto 还不算特别方便，用于密码验证还需要额外做些处理，比如生成随机盐值 (salt)，保存盐值和参数。

于是我写了 KDFCrypt 这个包用于简化密码哈希和验证的过程。

KDFCrypt 主要提供了不同 KDF 用于密码哈希和验证的 Go 通用接口。这是一个简单的例子：

package main

import (
	"fmt"

	"github.com/xianghuzhao/kdfcrypt"
)

func main() {
	encoded, _ := kdfcrypt.Encode("password", &kdfcrypt.Option{
		Algorithm:        "argon2id",
		Param:            "m=65536,t=1,p=4",
		RandomSaltLength: 16,
		HashLength:       32,
	})

	// $argon2id$v=19,m=65536,t=1,p=4$mD+rvcR+6nuAV6MJFOmDjw$IqfwTPk9RMGeOv4pCE1QiURuSoi655GUVjcQAk81eXM
	fmt.Println(encoded)

	match, _ := kdfcrypt.Verify("password", encoded)
	fmt.Println(match) // true
}

KDFCrypt 包含两个重要的函数 Encode 和 Verify。Encode 根据指定参数生成一个编码后的字符串，字符串的形式为：

$argon2id$v=19,m=4096,t=1,p=1$4ns1ibGJDR6IQufkbT8E/w$WQ2lAwbDhZmZQMCMg74L00OHUFzn/IvbwDaxU6bgIys
$ KDF    $ param             $ salt (base64)        $ hash (base64)

这个字符串包含了用于密码验证的所有信息，可以直接安全保存下来，以供 Verify 函数验证。

kdfcrypt.Option

kdfcrypt.Option struct 作为参数传递给 Encode 函数。包括以下选项：

1. Algorithm：目前可选的算法有 argon2id，argon2i，scrypt，pbkdf，hkdf。
2. Param：算法参数字符串。每种算法需要的参数类型不同，多个参数可以用逗号分隔开。更详细的参数参见 README。
3. RandomSaltLength：随机盐值的字节数长度。选择合适长度的随机盐值，可以有效防止彩虹表破解。
4. Salt：指定盐值。如果选择此项，RandomSaltLength 将被忽略。
5. HashLength：最终密码哈希生成的字节数。

虽然有多种算法可选，但是目前最推荐的还是 argon2id。这里没有包含 bcrypt 算法，是由于 golang.org/x/crypto/bcrypt 并没有提供专门生成不同长度哈希的函数，无法直接用作 KDF，我曾经尝试把它加入进去，但是导致接口和数据变得复杂且不一致，所以干脆将它舍去。

直接使用 KDF

某些情况下需要直接使用 KDF 生成的密钥，也可以通过 kdfcrypt 实现。详细的接口函数参见 GoDoc.

生成 AES-256 密钥

AES-256 算法需要使用 32 字节的密钥，可以这样生成：

kdf, err := kdfcrypt.CreateKDF("argon2id", "m=4096,t=1,p=1")
salt, err := kdfcrypt.GenerateRandomSalt(16)
aes256Key, err := kdf.Derive("password", salt, 32)