Password Hashing

গল্পে বুঝি

ইবনে সিনা একটা পুরনো ধাঁচের নিরাপত্তা অফিসে গিয়ে দেখল, সেখানে কারো ঘরের আসল চাবি জমা রাখা হয় না। বদলে ক্লার্ক চাবিটা একবার নরম প্লাস্টারে চেপে একটা ছাপ তুলে নেয়, তারপর আসল চাবি আপনাকে ফেরত দিয়ে দেয়। পরে ইবনে সিনা যখন আবার আসে আর চাবি বের করে দেখায়, ক্লার্ক সেই চাবি আবার প্লাস্টারে চেপে দেখে ছাপ দুটো মেলে কিনা — মিললে ঢুকতে দেয়। মজার ব্যাপার হলো, এই ছাপ দেখে কেউ চাবিটা আবার বানাতে পারবে না; ছাপ থেকে চাবির দিকে ফেরার কোনো পথ নেই। যাচাই করা যায়, কিন্তু আসল জিনিস উদ্ধার করা যায় না।

ইবনে সিনার পাশের ফ্ল্যাটের আল-খোয়ারিজমি আর ফাতিমা আল-ফিহরির চাবি প্রায় একই রকম দেখতে। এতে সমস্যা — দুজনের ছাপ একই হয়ে গেলে একজনের ছাপ চুরি হলে অন্যজনও ধরা পড়ে। তাই ক্লার্ক প্রতিটা ছাপ তোলার সময় আলাদা রঙের এক চিমটি গুঁড়ো মিশিয়ে দেয়, যেটা প্রতিজনের জন্য আলাদা। ফলে দুজনের চাবি এক রকম হলেও ফাইলে থাকা ছাপ দুটো একদম আলাদা দেখায়, আর আগে থেকে বানিয়ে রাখা কোনো ছাপের তালিকার সাথে মিলিয়ে ফেলা যায় না। আরও একটা ব্যাপার — এই ছাপ তোলার কাজটা ইচ্ছা করেই ধীর আর খাটুনির, একেকটা ছাপ তুলতে বেশ সময় লাগে, যাতে কোনো চোর গাদা গাদা আন্দাজি চাবির ছাপ চটপট বানিয়ে মিলিয়ে দেখতে না পারে।

এই গল্পটাই আসলে password hashing। প্লাস্টারের এক-মুখী ছাপ হলো one-way hash — password থেকে hash বানানো যায়, কিন্তু hash থেকে password ফেরত পাওয়া যায় না, তাই আপনি কখনো plaintext password store করবেন না, শুধু hash-টাই রাখবেন। প্রতিটা ছাপে আলাদা রঙের গুঁড়ো মেশানোটা হলো salt — এতে একই password-এর hash-ও প্রতি user-এর জন্য আলাদা হয় আর rainbow table অকেজো হয়ে যায়। আর ছাপ তোলার ইচ্ছাকৃত ধীরগতিই হলো slow hash — বাস্তবে bcrypt বা argon2 ঠিক এভাবেই কাজ করে, brute force-কে যন্ত্রণাদায়ক রকম ধীর করে দেয়।

General-Purpose Hash Function কেন ব্যর্থ হয়

MD5, SHA-1, SHA-256 — এগুলো fast হওয়ার জন্য design করা। একটা আধুনিক GPU প্রতি সেকেন্ডে বিলিয়ন বিলিয়ন SHA-256 hash compute করতে পারে। আপনার database leak হলে, একজন attacker মিনিটের মধ্যে প্রতিটা common password try করতে পারে।

SHA-256("password123") = ef92b778... (computed in ~0.000001ms)

এখানে speed-ই শত্রু। আপনি এমন একটা function চান যা design-এই ধীর, hardware উন্নত হওয়ার সাথে সাথে সময়ের সাথে tunable, এবং specialized hardware দিয়ে parallelization থেকে immune।

Salt: Rainbow Table হারানো

Adaptive hashing-এর আগে, মূল defense ছিল salting। একটা salt হলো একটা random value যা hash করার আগে password-এর সাথে যোগ করা হয়, এবং hash-এর পাশে store করা হয়:

import crypto from 'crypto';

function hashWithSalt(password: string): string {
	const salt = crypto.randomBytes(16).toString('hex'); // random, unique per user
	const hash = crypto
		.createHash('sha256')
		.update(salt + password)
		.digest('hex');
	return `${salt}:${hash}`;
}

function verify(password: string, stored: string): boolean {
	const [salt, hash] = stored.split(':');
	const computed = crypto
		.createHash('sha256')
		.update(salt + password)
		.digest('hex');
	return crypto.timingSafeEqual(Buffer.from(computed), Buffer.from(hash));
}

Salting rainbow table (precomputed hash→password lookup) হারায় — একই password-এর জন্যও প্রতিটা user-এর hash unique। কিন্তু SHA-256 এখনও fast। database হাতে থাকা একজন attacker শুধু per-user brute force করে।

bcrypt

bcrypt salt আর iteration count hash output-এর মধ্যে embed করে। work factor (rounds) নির্ধারণ করে প্রতিটা computation কতটা ধীর:

import bcrypt from 'bcrypt';

const ROUNDS = 12; // 2^12 iterations — adjust as hardware improves

async function hashPassword(password: string): Promise<string> {
	return bcrypt.hash(password, ROUNDS);
	// Output: "$2b$12$salt22charshere...hash31charshere"
	//          ^   ^  ^                 ^
	//          alg cost salt            hash
}

async function verifyPassword(password: string, hash: string): Promise<boolean> {
	return bcrypt.compare(password, hash);
	// bcrypt extracts salt and cost from the hash string automatically
}

rounds=12-তে একটা সাধারণ server-এ bcrypt প্রতি hash-এ ~250ms নেয়। leak হওয়া database brute-force করা attacker-এর জন্য এটা যথেষ্ট ধীর যে যন্ত্রণাদায়ক, কিন্তু login-এর সময় user-রা টের পায় না এতটা fast।

Round benchmark করা:

import { performance } from 'perf_hooks';

async function benchmarkBcrypt(): Promise<void> {
	for (let rounds = 10; rounds <= 14; rounds++) {
		const start = performance.now();
		await bcrypt.hash('test-password', rounds);
		const ms = (performance.now() - start).toFixed(0);
		console.log(`rounds=${rounds}: ${ms}ms`);
	}
}
// rounds=10: ~65ms
// rounds=11: ~130ms
// rounds=12: ~250ms
// rounds=13: ~500ms
// rounds=14: ~1000ms

এমন একটা round count বাছুন যেখানে প্রতিটা hash-এ 100–300ms লাগে। প্রতি বছর আবার benchmark করুন এবং প্রয়োজনমতো বাড়ান।

bcrypt-এর সীমাবদ্ধতা: 72-byte input limit। 72 byte-এর বেশি লম্বা password নীরবে truncate হয়ে যায়। লম্বা passphrase-এর জন্য, প্রথমে SHA-256 দিয়ে pre-hash করুন:

async function hashPasswordSafe(password: string): Promise<string> {
	// SHA-256 of password → 32 bytes → base64 → 44 chars — always under bcrypt's 72-byte limit
	const normalized = crypto.createHash('sha256').update(password, 'utf8').digest('base64');
	return bcrypt.hash(normalized, ROUNDS);
}

Argon2

2015 সালের Password Hashing Competition-এর বিজয়ী। bcrypt-এর চেয়ে বেশি tunable — আপনি time cost, memory cost, আর parallelism নিয়ন্ত্রণ করেন:

import argon2 from 'argon2';

const ARGON2_OPTIONS = {
	type: argon2.argon2id, // hybrid of argon2i and argon2d
	memoryCost: 65536, // 64 MB RAM required per hash
	timeCost: 3, // 3 iterations
	parallelism: 4 // 4 parallel threads
};

async function hashPassword(password: string): Promise<string> {
	return argon2.hash(password, ARGON2_OPTIONS);
}

async function verifyPassword(password: string, hash: string): Promise<boolean> {
	return argon2.verify(hash, password);
	// argon2 extracts params from hash string automatically
}

Argon2 variant:

• argon2d: GPU attack-এ resistant (data-dependent memory access)। Password-এর জন্য ব্যবহার করবেন না — side-channel attack-এ vulnerable।
• argon2i: Data-independent memory access। Side-channel-এ resistant। GPU attack-এর বিরুদ্ধে দুর্বল।
• argon2id: Hybrid। Password আর KDF-এর জন্য এটাই ব্যবহার করুন।

bcrypt থেকে মূল পার্থক্য হলো memory cost। প্রতি hash-এ 64MB দরকার হওয়া মানে একজন attacker-এর প্রতিটা parallel attempt-এর জন্য 64MB GPU VRAM লাগে। High-end GPU-তে ~24GB থাকে — সেটা মাত্র ~375টা parallel attempt, যেখানে সমতুল্য time cost-এ bcrypt-এর জন্য লাগত মিলিয়ন মিলিয়ন।

Minimum parameter (OWASP 2023):

• argon2id with m=47104 (46MB), t=1, p=1
• অথবা m=19456 (19MB), t=2, p=1
• অথবা bcrypt with cost=10

Store করা ও Verify করা

bcrypt আর argon2 দুটোই self-contained string তৈরি করে যাতে algorithm, parameter, salt, আর hash থাকে। পুরো string-টা store করুন — আলাদা salt column-এর দরকার নেই:

// Database schema
interface UserRecord {
	id: string;
	email: string;
	passwordHash: string; // the full bcrypt/argon2 output string — ~60-100 chars
	createdAt: Date;
}

// Registration
async function register(email: string, password: string): Promise<void> {
	const passwordHash = await hashPassword(password);
	await db.users.insert({ email, passwordHash });
}

// Login
async function login(email: string, password: string): Promise<User | null> {
	const user = await db.users.findByEmail(email);
	if (!user) {
		// Still hash to prevent timing attacks revealing valid emails
		await dummyHash();
		return null;
	}

	const valid = await verifyPassword(password, user.passwordHash);
	if (!valid) return null;

	return user;
}

// Dummy hash prevents timing-based user enumeration
async function dummyHash(): Promise<void> {
	await argon2
		.verify('$argon2id$v=19$m=65536,t=3,p=4$dummysalt$dummyhash', 'dummy')
		.catch(() => {});
}

Login-এ Hash Upgrade করা

আপনার database-এ পুরনো MD5/SHA-1 hash থাকলে, successful login-এ upgrade করুন (সেই মুহূর্তে আপনার কাছে plaintext আছে):

async function loginWithUpgrade(email: string, password: string): Promise<User | null> {
	const user = await db.users.findByEmail(email);
	if (!user) return null;

	let valid = false;

	if (isLegacyHash(user.passwordHash)) {
		// Old MD5/SHA hash — verify the old way
		valid = verifyLegacy(password, user.passwordHash);
		if (valid) {
			// Upgrade to argon2 now that we have plaintext
			const newHash = await hashPassword(password);
			await db.users.update(user.id, { passwordHash: newHash });
		}
	} else {
		valid = await verifyPassword(password, user.passwordHash);
	}

	return valid ? user : null;
}

function isLegacyHash(hash: string): boolean {
	return !hash.startsWith('$2b$') && !hash.startsWith('$argon2');
}

যে user কখনও log in করে না তারা তাদের পুরনো hash রেখে দেয় — সেটা গ্রহণযোগ্য। একটা migration deadline-এর পরে সেই account-গুলোর জন্য আপনি password reset বাধ্যতামূলক করতে পারেন।

যা করবেন না

• কখনও plaintext password store করবেন না। কখনও না। “সাময়িকভাবে”ও না।
• Password-এর জন্য কখনও একা MD5, SHA-1, SHA-256, বা SHA-512 ব্যবহার করবেন না। এগুলো অনেক fast।
• কখনও নিজের algorithm বানাবেন না। bcrypt বা argon2id ব্যবহার করুন।
• কখনও === দিয়ে hash compare করবেন না। crypto.timingSafeEqual বা library-র verify function ব্যবহার করুন।
• যা-খুশি complexity rule চাপাবেন না। symbol-এর চেয়ে length বেশি গুরুত্বপূর্ণ। লম্বা passphrase-কে অনুমতি দিন। NIST SP 800-63B কমপক্ষে 8 character-এর সুপারিশ করে, কোনো composition rule নয়, কোনো forced rotation নয়।