基于规则评分的密码强度检测算法分析及实现(JavaScript)

[iFat3]

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。

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！

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