这 10 行比较字符串相等的代码给我整懵了，不信你也来看看
來源 | 程序猿石頭
責(zé)編 | Carol
?封圖 | CSDN 下載自視覺中國
先直接上代碼：
上面的代碼是我根據(jù)原版（Scala）翻譯成?Java的，Scala?版本（最開始吸引程序猿石頭注意力的代碼）如下：
def?safeEqual(a:?String,?b:?String)?=?{if?(a.length?!=?b.length)?{false}?else?{var?equal?=?0for?(i?<-?Array.range(0,?a.length))?{equal?|=?a(i)?^?b(i)}equal?==?0} }剛開始看到這段源碼感覺挺奇怪的，這個函數(shù)的功能是比較兩個字符串是否相等，首先“長度不等結(jié)果肯定不等，立即返回”這個很好理解。
再看看后面的，稍微動下腦筋，轉(zhuǎn)彎下也能明白這其中的門道：通過異或操作1^1=0, 1^0=1, 0^0=0，來比較每一位，如果每一位都相等的話，兩個字符串肯定相等，最后存儲累計異或值的變量equal必定為 0，否則為 1。
再細(xì)想一下呢？
for?(i?<-?Array.range(0,?a.length))?{if?(a(i)?^?b(i)?!=?0)?//?or?a(i)?!=?b[i]return?false }我們常常講性能優(yōu)化，從效率角度上講，難道不是應(yīng)該只要中途發(fā)現(xiàn)某一位的結(jié)果不同了（即為1）就可以立即返回兩個字符串不相等了嗎？(如上所示)。
這其中肯定有什么不可告人的秘密……
再再細(xì)想一下呢？
結(jié)合方法名稱?safeEquals?可能知道些眉目，與安全有關(guān)。
本文開篇的代碼來自playframewok 里用來驗證cookie(session)中的數(shù)據(jù)是否合法(包含簽名的驗證)，也是石頭寫這篇文章的由來。
以前知道通過延遲計算等手段來提高效率的手段，但這種已經(jīng)算出結(jié)果卻延遲返回的，還是頭一回！
我們來看看，JDK 中也有類似的方法，如下代碼摘自?java.security.MessageDigest：
public?static?boolean?isEqual(byte[]?digesta,?byte[]?digestb)?{if?(digesta?==?digestb)?return?true;if?(digesta?==?null?||?digestb?==?null)?{return?false;}if?(digesta.length?!=?digestb.length)?{return?false;}int?result?=?0;//?time-constant?comparisonfor?(int?i?=?0;?i?<?digesta.length;?i++)?{result?|=?digesta[i]?^?digestb[i];}return?result?==?0; }看注釋知道了，目的是為了用常量時間復(fù)雜度進(jìn)行比較。
但這個計算過程耗費的時間不是常量有啥風(fēng)險？（小朋友，你是否有很多問號？）
真相大白
再深入探索和了解了一下，原來這么做是為了防止計時攻擊（Timing Attack）。（也有人翻譯成時序攻擊）
那么，真相只有一個！
計時攻擊（Timing Attack）
計時攻擊是邊信道攻擊(或稱"側(cè)信道攻擊"， Side Channel Attack， 簡稱SCA) 的一種，邊信道攻擊是一種針對軟件或硬件設(shè)計缺陷，走“歪門邪道”的一種攻擊方式。
這種攻擊方式是通過功耗、時序、電磁泄漏等方式達(dá)到破解目的。在很多物理隔絕的環(huán)境中，往往也能出奇制勝，這類新型攻擊的有效性遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的密碼分析的數(shù)學(xué)方法（某百科上說的）。
這種手段可以讓調(diào)用?safeEquals("abcdefghijklmn", "xbcdefghijklmn")?（只有首位不相同）和調(diào)用?safeEquals("abcdefghijklmn", "abcdefghijklmn")?（兩個完全相同的字符串）的所耗費的時間一樣。防止通過大量的改變輸入并通過統(tǒng)計運行時間來暴力破解出要比較的字符串。
舉個????，如果用之前說的“高效”的方式來實現(xiàn)的話。假設(shè)某個用戶設(shè)置了密碼為?password，通過從a到z（實際范圍可能更廣）不斷枚舉第一位，最終統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)?p0000000?的運行時間比其他從任意a~z的都長（因為要到第二位才能發(fā)現(xiàn)不同，其他非?p?開頭的字符串第一位不同就直接返回了），這樣就能猜測出用戶密碼的第一位很可能是p了，然后再不斷一位一位迭代下去最終破解出用戶的密碼。
當(dāng)然，以上是從理論角度分析，確實容易理解。但實際上好像通過統(tǒng)計運行時間總感覺不太靠譜，這個運行時間對環(huán)境太敏感了，比如網(wǎng)絡(luò)，內(nèi)存，CPU負(fù)載等等都會影響。
但安全問題感覺更像是 “寧可信其有，不可信其無”。為了防止(特別是與簽名/密碼驗證等相關(guān)的操作)被?timing attack，目前各大語言都提供了相應(yīng)的安全比較函數(shù)。各種軟件系統(tǒng)（例如 OpenSSL）、框架（例如 Play）的實現(xiàn)也都采用了這種方式。
例如 “世界上最好的編程語言”（粉絲較少，評論區(qū)應(yīng)該打不起架來）—— php中的:
//?Compares?two?strings?using?the?same?time?whether?they're?equal?or?not. //?This?function?should?be?used?to?mitigate?timing?attacks;? //?for?instance,?when?testing?crypt()?password?hashes. bool?hash_equals?(?string?$known_string?,?string?$user_string?)//This?function?is?safe?against?timing?attacks. boolean?password_verify?(?string?$password?,?string?$hash?)其實各種語言版本的實現(xiàn)方式都與上面的版本差不多，將兩個字符串每一位取出來異或(^)并用或(|)保存，最后通過判斷結(jié)果是否為 0 來確定兩個字符串是否相等。
如果剛開始沒有用?safeEquals?去實現(xiàn)，后續(xù)的版本還會通過打補丁的方式去修復(fù)這樣的安全隱患。
例如?JDK 1.6.0_17 中的Release Notes[1]中就提到了MessageDigest.isEqual?中的bug的修復(fù)，如下圖所示：
MessageDigest timing attack vulnerabilities
大家可以看看這次變更的的詳細(xì)信息openjdk中的 bug fix diff[2]為：
MessageDigest.isEqual計時攻擊
Timing Attack 真的可行嗎？
作者覺得各大語言的 API 都用這種實現(xiàn)，肯定還是有道理的，理論上應(yīng)該可以被利用的。這不，學(xué)術(shù)界的這篇論文就宣稱用這種計時攻擊的方法破解了?OpenSSL 0.9.7?的RSA加密算法了。
Remote Timing Attacks are Practical[3]?論文中指出（我大致翻譯下摘要，感興趣的同學(xué)可以通過文末鏈接去看原文）：
計時攻擊往往用于攻擊一些性能較弱的計算設(shè)備，例如一些智能卡。我們通過實驗發(fā)現(xiàn)，也能用于攻擊普通的軟件系統(tǒng)。本文通過實驗證明，通過這種計時攻擊方式能夠攻破一個基于 OpenSSL 的 web 服務(wù)器的私鑰。結(jié)果證明計時攻擊用于進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)攻擊在實踐中可行的，因此各大安全系統(tǒng)需要抵御這種風(fēng)險。
最后，由于作者并非專研安全方向，以上描述是基于作者本人的理解，歡迎各位留言一起討論！
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真香，朕在看了！
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的这 10 行比较字符串相等的代码给我整懵了，不信你也来看看的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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