1. 引言
尽管存在诸多已知的安全挑战，基于密码的身份验证仍然是网络身份验证的主要方式。用户在管理多个高强度密码时面临认知负担，导致密码重复使用和弱密码创建。密码管理器通过生成、存储和自动填充密码，提供了一个潜在的解决方案。然而，先前的研究已发现基于浏览器的密码管理器存在重大漏洞。本研究在先前评估五年后，对十三款主流密码管理器进行了更新的安全评估，涵盖了密码管理器生命周期的三个阶段：生成、存储和自动填充。
2. 方法与范围
本次评估涵盖了十三款密码管理器，包括五款浏览器扩展、六款浏览器集成管理器以及两款用于对比的桌面客户端。该分析复制并扩展了Li等人（2014）、Silver等人（2014）以及Stock和Johns（2014）先前的工作。方法包括：
- 生成并分析1.47亿个密码的随机性和强度
- 检查存储机制的加密和元数据保护情况
- 针对点击劫持和XSS攻击测试自动填充功能
- 评估默认安全配置
3. 密码生成分析
本节首次对密码管理器中的密码生成算法进行了全面分析。
3.1. 随机性评估
本研究使用统计测试评估了生成密码的随机性，包括用于字符分布的卡方检验和熵计算。对于长度为$L$、字符集大小为$N$的密码，其密码熵$H$的计算公式为：$H = L \cdot \log_2(N)$。对于一个真正随机的、使用94个可能字符（字母、数字、符号）的12字符密码，其熵值将为$H = 12 \cdot \log_2(94) \approx 78.5$比特。
3.2. 字符分布分析
分析显示，多款密码管理器的字符分布并非随机。一些生成器对特定字符类别或密码字符串内的位置存在偏好。例如，某款管理器始终将特殊字符放置在可预测的位置，从而降低了有效熵值。
3.3. 猜测攻击漏洞
研究发现，较短的生成密码（少于10个字符）容易受到在线猜测攻击，而少于18个字符的密码则容易受到离线攻击。这与“密码管理器生成的密码普遍强度很高”的常见假设相矛盾。
4. 密码存储安全性
与五年前相比，对密码存储机制的评估揭示了既有改进，也存在持续的漏洞。
4.1. 加密与元数据保护
虽然大多数管理器现在都对密码数据库进行加密，但发现有几款以未加密形式存储元数据（URL、用户名、时间戳）。这种元数据泄露即使在不解密实际密码的情况下，也能为攻击者提供有价值的侦察信息。
4.2. 默认配置分析
发现多款密码管理器存在不安全的默认设置，例如在未经用户确认的情况下启用自动填充，或使用弱加密参数存储密码。这些默认设置使未自定义安全设置的用户面临风险。
5. 自动填充机制漏洞
自动填充功能虽然方便，但也引入了显著的攻击面，并在本次评估中被利用。
5.1. 点击劫持攻击
多款密码管理器容易受到点击劫持攻击，恶意网站可以通过不可见的覆盖层或精心设计的UI元素诱骗用户泄露密码。不同管理器的攻击成功率在15%到85%之间不等。
5.2. 跨站脚本攻击风险
与五年前不同，现在大多数管理器对简单的XSS攻击都有基本的防护。然而，结合多种技术的复杂XSS攻击仍然可以绕过其中几款管理器的防护。
6. 实验结果与发现
对13款受测密码管理器的评估得出了几个关键发现：
密码生成问题
13款管理器中有4款显示出统计学上显著的非随机字符分布
存储漏洞
7款管理器未加密存储元数据，3款存在不安全的默认设置
自动填充漏洞利用
9款管理器易受点击劫持攻击，4款易受高级XSS攻击
总体改进
与2014年的评估相比，严重漏洞减少了60%
图表说明：柱状图将展示13款密码管理器中每一款在三个类别（生成、存储、自动填充）中的漏洞数量。该图表将清晰显示哪些管理器在每个类别中表现最佳和最差，并使用颜色编码表示严重程度级别。
7. 技术分析与框架
核心洞察
密码管理器行业取得了可衡量但尚不充分的进展。虽然自2014年以来，严重漏洞的总量有所减少，但剩余缺陷的性质却更加隐蔽。我们不再处理基本的加密失败问题，而是处理细微的实现错误和不良的默认配置，这些都在边缘地带侵蚀着安全性。这在用户中造成了一种危险的虚假安全感，他们误以为密码管理器是“设置即忘”的解决方案。
逻辑脉络
本文遵循一个引人入胜的叙事脉络：确立密码安全性的持续性问题，将密码管理器定位为理论上的解决方案，通过实证测试系统地瓦解这一假设，并以可操作的改进建议作为结论。方法论是可靠的——复制过去的研究创建了有价值的纵向数据集，而对密码生成的新颖关注则填补了一个关键空白。然而，该研究的外部有效性因其快照式方法而受限；安全是一个移动的目标，今天的补丁可能造就明天的漏洞。
优势与不足
优势：规模令人印象深刻——生成1.47亿个密码代表了巨大的计算工作量。三支柱框架（生成、存储、自动填充）全面且逻辑严谨。与2014年基线的比较为行业进展（或缺乏进展）提供了关键背景。
不足：本文奇怪地避免点名表现最差的产品，而是选择匿名引用。虽然从责任角度可以理解，但这削弱了研究对消费者的实际效用。分析也缺乏对根本原因的深入探讨——为什么这些漏洞持续存在？是资源限制、架构决策，还是市场激励？
可操作的见解
1. 对用户：不要假设密码管理器生成的密码天生就强。请验证长度（至少18个字符以抵抗离线攻击），并考虑手动检查字符分布。2. 对开发者：使用成熟的加密库（如NIST统计测试套件）实施正确的随机性测试。加密所有元数据，而不仅仅是密码。3. 对企业：定期对密码管理器进行第三方安全评估，重点关注本文概述的具体漏洞。4. 对研究人员：将测试扩展到移动平台，并调查允许这些漏洞持续存在的经济激励因素。
分析框架示例
案例研究：评估密码随机性
为了评估密码生成质量，研究人员可以在无需访问专有源代码的情况下实施以下评估框架：
- 样本收集：使用默认设置从每款管理器生成10,000个密码
- 熵计算：为字符分布计算香农熵 $H = -\sum p_i \log_2 p_i$
- 统计测试：应用卡方检验，零假设 $H_0$：字符均匀分布
- 模式检测：搜索位置偏好（例如，特殊字符仅出现在两端）
- 攻击模拟：使用类似于Weir等人的《使用概率上下文无关语法的密码破解》中的马尔可夫链技术模拟猜测攻击
该框架反映了本文使用的方法，同时可供独立研究人员或审计机构实施。
8. 未来方向与建议
基于研究结果，提出了几个未来方向和建议：
技术改进
- 对密码生成算法实施形式化验证
- 为密码管理器开发标准化的安全API
- 集成硬件安全密钥以保护主密码
- 采用服务提供商无法访问用户数据的零知识架构
研究机会
- 追踪特定密码管理器安全演变的纵向研究
- 关于密码管理器配置和使用模式的用户行为研究
- 密码管理公司安全投资的经济分析
- 跨平台安全性比较（桌面端 vs. 移动端 vs. 浏览器）
行业标准
- 制定密码管理器安全认证计划
- 针对密码管理器的标准化漏洞披露流程
- 全行业采用安全默认设置（例如，自动填充必须经用户确认）
- 详细说明安全测试方法和结果的透明度报告
密码管理器的未来很可能涉及与新兴身份验证标准（如WebAuthn和通行密钥）的集成，从而可能完全减少对传统密码的依赖。然而，在此过渡期间，改进当前密码管理器的安全性仍然至关重要。
9. 参考文献
- Oesch, S., & Ruoti, S. (2020). That Was Then, This Is Now: A Security Evaluation of Password Generation, Storage, and Autofill in Browser-Based Password Managers. USENIX Security Symposium.
- Li, Z., He, W., Akhawe, D., & Song, D. (2014). The Emperor's New Password Manager: Security Analysis of Web-based Password Managers. USENIX Security Symposium.
- Silver, D., Jana, S., Boneh, D., Chen, E., & Jackson, C. (2014). Password Managers: Attacks and Defenses. USENIX Security Symposium.
- Stock, B., & Johns, M. (2014). Protecting the Intranet Against "JavaScript Malware" and Related Attacks. NDSS Symposium.
- Weir, M., Aggarwal, S., Medeiros, B., & Glodek, B. (2009). Password Cracking Using Probabilistic Context-Free Grammars. IEEE Symposium on Security and Privacy.
- Herley, C. (2009). So Long, And No Thanks for the Externalities: The Rational Rejection of Security Advice by Users. NSPW.
- NIST. (2017). Digital Identity Guidelines: Authentication and Lifecycle Management. NIST Special Publication 800-63B.
- Fahl, S., Harbach, M., Acar, Y., & Smith, M. (2013). On the Ecological Validity of a Password Study. SOUPS.
- Goodin, D. (2019). The sorry state of password managers—and what should be done about it. Ars Technica.
- OWASP. (2021). Password Storage Cheat Sheet. OWASP Foundation.