Hash eines Strings bilden (Thema: PHP Beispiele)

1. Einleitung

Hashing-Funktionen werden typischerweise dann verwendet, wenn das Handling eines Originalstrings zu aufwändig oder riskant wäre, man aber dennoch diesen Originalstring (häufig zeitversetzt) mit anderen Strings vergleichen will. Dies ist beispielsweise bei Passwörtern der Fall. Das Passwort eines Benutzers soll bei der Registrierung gespeichert werden, sodass bei jedem Login das eingegebene Passwort mit dem gespeicherten verglichen werden kann. Gleichzeitig will man aber auch nicht das Originalpasswort im Klartext in der Datenbank stehen haben, da das für Angreifer ein gefundenes Fressen wäre. Daher wendet man eine Hashing-Funktion auf das Passwort an, welche dieses auf einen anderen String abbildet. Die Zuordnung ist eindeutig und lässt sich von einem Angreifer nicht oder kaum umkehren. (Eindeutig heißt hier, dass jedem Passwort ein bestimmter Hash zugeordnet ist. Jedem Hash können allerdings mehrere Passwörter zugeordnet werden.) Bei jedem Login kann man wiederum den Hash des beim Login verwendeten Passworts bilden und mit dem abgespeicherten Hash vergleichen, um zu ermitteln, ob das eingegebene Passwort gültig ist.

Um die Sicherheit weiter zu erhöhen, werden typischerweise Salts und zusätzliche Iterationen bei der Hash-Berechnung verwendet. Als Salt wird eine weitestgehend oder komplett zufällige Zeichenkette bezeichnet, die an den zu hashenden String angehängt wird. Zusätzliche Iterationen werden verwendet, um die Berechnungszeit des Hashes zu erhöhen. Dadurch wird es für einen Angreifer schwerer, alle erdenklichen Ausgangspasswörter zu bilden, anschließend zu hashen und zuletzt zu testen, welches mit dem Hash übereinstimmt.

2. MD5

Um einen MD5-Hash zu bilden wird die gleichnamige Funktion md5($str) verwendet. Das nächste Beispiel zeigt deren Anwendung:

<?php
	$str = 'EinMoeglichesPasswort';
	var_dump(md5($str));
?>

string(32) "969b59bbb4f0508d46165fce694cfe71"

Der MD5 kann durch einen Salt und mehr Iterationen ergänzt werden. Dafür schreibt man am besten eine kurze eigene Funktion:

<?php
	function myMd5($str, $salt, $iterations) {
		for ($x=0; $x<$iterations; $x++) {
			$str = md5($str . $salt);
		}
		return $str;
	}

	$str = 'EinMoeglichesPasswort';
	$salt = 'bQ423hbHM8Sbdb9pjquUQU1IWxcxnybBSjqnyBJ23HjqnI3WbkxUQsxnPw813jkq';

	var_dump(myMd5($str, $salt, 100000));
?>

string(32) "ef18abc2dc7c04940a862d4612618de6"

3. SHA1

Genauso wie bei MD5 kann auch der SHA1-Hash über die Funktion sha1($str) generiert werden. Nachfolgend direkt mit Salt und mehreren Iterationen:

<?php
	function mySha1($str, $salt, $iterations) {
		for ($x=0; $x<$iterations; $x++) {
			$str = sha1($str . $salt);
		}
		return $str;
	}

	$str = 'EinMoeglichesPasswort';
	$salt = 'bQ423hbHM8Sbdb9pjquUQU1IWxcxnybBSjqnyBJ23HjqnI3WbkxUQsxnPw813jkq';

	var_dump(mySha1($str, $salt, 100000));
?>

string(40) "f10d2abb2e2c385b83526bb7aa83e1106c2345c8"

4. hash() - SHA256, SHA512 und weitere

PHP stellt über md5() und sha1() hinaus auch die Funktion hash($algo, $str) zur Verfügung, welche den String $str anhand des Algorithmus in $algo hasht. Ein solcher Algorithmus könnte zum Beispiel „sha512” sein:

<?php
	function mySha512($str, $salt, $iterations) {
		for ($x=0; $x<$iterations; $x++) {
			$str = hash('sha512', $str . $salt);
		}
		return $str;
	}

	$str = 'EinMoeglichesPasswort';
	$salt = 'bQ423hbHM8Sbdb9pjquUQU1IWxcxnybBSjqnyBJ23HjqnI3WbkxUQsxnPw813jkq';

	var_dump(mySha512($str, $salt, 10000));
?>

string(128) "e7c28c38e5f3cb8a2f842a903272088780fc6fdd569f503815ce5f21914507b363c6cafcff94d7d0b7b32b1eb213128c3a428977931b66db38189f052b408ce6"

5. Hash-Algorithmen und deren Ergebnisse

Die in hash() verwendbaren Algorithmen können über hash_algos() ermittelt werden. Die nachfolgende Tabelle zeigt die Namen aller Algorithmen in Kombination mit beispielhaften Rückgaben und der Zeichenlänge der Rückgabe (die Zeichenlänge ist in der Regel pro Algorithmus konstant, egal welche Daten man übergibt). Es wurde jeweils der String „MeinPasswort” ein Mal gehasht, ohne Salt. Zur besseren Übersichtlichkeit enthalten die Hashes alle 64 Zeichen einen Zeilenumbruch, sodass die Tabelle nicht zu breit wird. Mehrzeilige Hashes sind also als ein String zu interpretieren.

Die Tabelle wurde mit folgendem Skript erzeugt:

<?php
	$password = 'MeinPasswort';
?>
<table id="php-hash-algos">
	<thead>
		<tr>
			<th>Algorithmus</th>
			<th>
				Hash<br />
				(Für Beispielstring &quot;<?php echo $password; ?>&quot;)
			</th>
			<th>Zeichenl&auml;nge Hash</th>
		</tr>
	</thead>
	<tbody>
		<?php foreach (hash_algos() as $algo): ?>
			<?php $hash = hash($algo, $password); ?>
			<tr>
				<td><?php echo $algo; ?></td>
				<td><?php echo implode("<br />\n", str_split($hash, 64)); ?></td>
				<td><?php echo strlen($hash); ?></td>
			</tr>
		<?php endforeach; ?>
	</tbody>
</table>