cryptographic-failures

A04:2025 — 加密失效

OWASP 排名： 第 4 位（因 TLS 采用率提升，从第 2 位下降） 发生率： 3.80% 的应用，超过 160 万次，涉及 32 个 CWE

加密失效指用于保护静态和传输中数据的加密技术缺失、使用不当或强度不足。Python 中有一系列独特的陷阱，与 Java/.NET 中的情况有所不同。

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本技能涵盖的内容

领域	主要风险	Python 特有陷阱
密码哈希	算法强度不足或缺失	使用 hashlib.md5/sha1，而非 bcrypt/Argon2
随机性	值可预测	使用 import random，而非 import secrets
硬编码密钥	密钥泄露	在源代码中使用 SECRET_KEY = "..." 字面值
TLS/SSL	绕过证书验证	在 requests/httpx 中使用 verify=False
JWT 密钥	密钥强度/算法	密钥强度不足，未固定算法
对称加密	已弃用的模式	ECB 模式，未使用经过身份验证的加密

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逐步审计工作流

1. 使用 Bandit 进行静态扫描

运行 Bandit——这是用于自动检测加密问题的主要 Python SAST 工具：

pip install bandit
bandit -r . -t B303,B304,B305,B306,B311,B324,B501,B502,B503,B504,B505,B506 -f json -o bandit_crypto.json

与加密失效相关的 Bandit 测试 ID：

Bandit ID	检测内容	严重性
B303	使用 MD5/SHA1	中
B304/B305	弱加密模式（ECB、DES）	高
B311	在安全相关场景中使用 random 模块	低
B324	使用 hashlib 的弱哈希	中
B501	在 SSL 上下文中使用 verify=False	高
B502/B503/B504	不安全的 SSL/TLS 版本	中–高
B105/B106	硬编码密码/密钥	中

2. 手动检查代码模式

按优先级依次检查以下模式：

🔴 严重 — 密码哈希

# BAD — MD5/SHA1 for passwords: CWE-328, CWE-759, CWE-916
hashlib.md5(password.encode()).hexdigest()
hashlib.sha1(password.encode()).hexdigest()
hashlib.sha256(password.encode()).hexdigest()  # also bad — no salt, no stretching

# GOOD — use passlib with bcrypt or argon2
from passlib.context import CryptContext
pwd_context = CryptContext(schemes=["argon2"], deprecated="auto")
# OR
pwd_context = CryptContext(schemes=["bcrypt"], bcrypt__rounds=12, deprecated="auto")
hashed = pwd_context.hash(plain_password)

检查以下情况：

• 使用任何 hashlib.* 调用对密码或令牌进行哈希
• 缺少盐值（未使用 hashlib.pbkdf2_hmac，直接对原始密码进行哈希）
• bcrypt 的 rounds < 12——应为 ≥12，以抵御暴力破解

🔴 严重 — 随机性不足（CWE-330）

# BAD — random is NOT cryptographically secure
import random
token = random.randint(100000, 999999)       # predictable OTP
reset_key = random.choice(string.ascii_letters + string.digits)  # guessable

# GOOD
import secrets
token = secrets.randbelow(900000) + 100000   # secure OTP
reset_key = secrets.token_urlsafe(32)        # secure reset token
session_id = secrets.token_hex(16)           # secure session ID

检查以下情况： 在涉及令牌、OTP、会话 ID、密钥或随机数的代码路径中，使用了任何 random.random()、random.randint()、random.choice()、random.shuffle()。

🔴 高 — 硬编码的加密密钥（CWE-321）

# BAD — key in source code
SECRET_KEY = "my-super-secret-key"
JWT_SECRET = "hardcoded_jwt_secret_123"
app.config['SECRET_KEY'] = "flask_secret"

# GOOD — load from environment
import os
SECRET_KEY = os.environ["SECRET_KEY"]        # raises KeyError if missing (intentional)
SECRET_KEY = os.getenv("SECRET_KEY")         # returns None silently (verify it's not None)

最低密钥长度：

• Flask SECRET_KEY：≥32 个随机字节（使用 secrets.token_hex(32)）
• JWT HMAC 密钥：≥32 个字符
• AES 密钥：128、192 或 256 位（16、24 或 32 字节）

🔴 高 — 绕过 TLS/SSL 证书验证（CWE-295）

# BAD — disables certificate validation entirely
requests.get(url, verify=False)
httpx.get(url, verify=False)
ssl._create_unverified_context()
urllib3.disable_warnings()  # companion to verify=False

# GOOD
requests.get(url)               # verify=True is the default
requests.get(url, verify="/path/to/ca-bundle.crt")  # custom CA

🟡 中 — JWT 配置（CWE-327）

# BAD — algorithm confusion attacks
jwt.decode(token, key, algorithms=["none"])  # NEVER allow "none"
jwt.decode(token, key)                       # no algorithm pin = vulnerable

# BAD — weak secret loaded without validation
JWT_SECRET = os.getenv("JWT_SECRET", "default")  # fallback default is dangerous

# GOOD
JWT_SECRET = os.environ["JWT_SECRET"]        # fail hard if missing
assert len(JWT_SECRET) >= 32, "JWT secret too short"
jwt.decode(token, JWT_SECRET, algorithms=["HS256"])  # explicit allowlist

另请检查：

• 令牌过期时间（exp 声明）——访问令牌应为 15–30 分钟
• 解码时会验证 aud 和 iss 声明

🟡 中 — 已弃用的对称加密（CWE-327）

# BAD — ECB mode leaks patterns in data
from Crypto.Cipher import AES
cipher = AES.new(key, AES.MODE_ECB)

# BAD — no authentication = vulnerable to tampering
cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)

# GOOD — authenticated encryption
from cryptography.hazmat.primitives.ciphers.aead import AESGCM
aesgcm = AESGCM(key)
ciphertext = aesgcm.encrypt(nonce, plaintext, associated_data)
# ChaCha20-Poly1305 is also acceptable

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FastAPI 特定检查

# 1. Verify OAuth2/JWT middleware algorithm pinning
from fastapi.security import OAuth2PasswordBearer
from jose import JWTError, jwt

ALGORITHM = "HS256"  # must be explicit, not a variable that could be overridden
# Check: is ALGORITHM loaded from config where it could be tampered with?

# 2. Verify password hashing in user creation/login endpoints
@router.post("/register")
async def register(user: UserCreate, db: Session = Depends(get_db)):
    hashed = pwd_context.hash(user.password)  # must NOT store plain or MD5

# 3. Token generation for password resets / email verification
def generate_reset_token() -> str:
    return secrets.token_urlsafe(32)   # GOOD
    # NOT: str(uuid.uuid4())  — UUID v4 uses os.urandom, acceptable but secrets is preferred
    # NOT: random-based anything

Flask 特定检查

# 1. Session cookie signing uses SECRET_KEY — must be strong
app.secret_key = os.environ["SECRET_KEY"]  # GOOD
app.secret_key = "dev"                     # BAD — common in tutorials, dangerous in prod

# 2. Flask-Login password verification
from flask_bcrypt import Bcrypt
bcrypt = Bcrypt(app)
bcrypt.generate_password_hash(password, rounds=12)  # rounds≥12

# 3. HTTPS enforcement via HSTS
from flask_talisman import Talisman
Talisman(app, force_https=True)  # adds HSTS header

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关键 CWE 参考

CWE	名称	常见表现
CWE-327	使用已破解/有风险的加密算法	MD5、SHA1、ECB、DES、RC4
CWE-328	可逆的单向哈希	将 MD5/SHA1 用于密码（可通过彩虹表还原）
CWE-330	随机值不足	使用 random 模块生成令牌/密钥
CWE-321	硬编码的加密密钥	密钥写在源代码中
CWE-759	单向哈希未使用盐值	hashlib.sha256(password)——没有盐值
CWE-916	密码哈希所用计算量不足	bcrypt rounds<12，PBKDF2 迭代次数<600k
CWE-295	证书验证不当	在 HTTP 客户端中使用 verify=False

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修复检查清单

Python 2025 最低可行加密技术栈

Password hashing:   passlib[argon2] or passlib[bcrypt] (rounds≥12)
Token generation:   secrets module exclusively
Symmetric crypto:   cryptography library, AES-GCM or ChaCha20-Poly1305
JWT:                python-jose or PyJWT, algorithm pinned, secret≥32 chars
TLS:                verify=True always; pin CA bundle where needed
Config/secrets:     os.environ (fail-hard) or a secrets manager (Vault, AWS SSM)
HSTS:               flask-talisman (Flask) or custom middleware (FastAPI)

用于代码搜索的快速正则表达式

# Find weak hashing
grep -rn "hashlib\.md5\|hashlib\.sha1\|hashlib\.sha224" --include="*.py"

# Find insecure random
grep -rn "import random\b" --include="*.py"
grep -rn "random\.randint\|random\.choice\|random\.random()" --include="*.py"

# Find hardcoded secrets
grep -rn "SECRET_KEY\s*=\s*['\"]" --include="*.py"
grep -rn "verify=False" --include="*.py"

# Find ECB mode
grep -rn "MODE_ECB\|AES\.MODE_ECB" --include="*.py"

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另请参阅

• references/owasp-a04-full.md — 完整的 OWASP A04:2025 规范及扩展 CWE 列表
• 有关供应链加密问题（固定依赖哈希），请参阅 software-supply-chain 技能
• 有关超出加密范畴的 JWT 身份验证逻辑（过期时间、声明），请参阅 authentication-failures 技能