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哈嘍，大家好，我是指北君。
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最近世界杯看了幾場球賽，克羅地亞淘汰巴西， 摩洛哥淘汰葡萄牙。兩場都非常精彩，克羅地亞的堅(jiān)韌令人佩服，絕境逆襲。總之這一屆世界杯絕對會影響以后足球的戰(zhàn)術(shù)打法。
言歸正傳哈，最近依然在搬磚哈，看到了關(guān)于計(jì)時(shí)攻擊的內(nèi)容，而這個(gè)又和我們常用的equals方法關(guān)系密切。然后就迫不及待的去扒一扒了。
? 計(jì)時(shí)攻擊
Timing Attack ，時(shí)序攻擊，是一種側(cè)信道攻擊，攻擊者嘗試分析加密算法的時(shí)間執(zhí)行順序來推導(dǎo)出密碼。每個(gè)邏輯運(yùn)算都需要執(zhí)行時(shí)間，但是根據(jù)不同的輸入值，精確測量執(zhí)行時(shí)間，根據(jù)執(zhí)行時(shí)間反推出密碼的一些區(qū)域。
簡單理解，就是破解密碼的人，通過不同的輸入策略組合嘗試去驗(yàn)證密碼，得到不同的執(zhí)行時(shí)間，從而反推出密碼的區(qū)域，降低破解密碼的難度。
下面可以使用Java簡單描述一下。
我們看一下Java中的String equals方法（Java17）
public boolean equals(Object anObject){
if (this == anObject) {
return true;
}
return (anObject instanceof String aString)
&& (!COMPACT_STRINGS || this.coder == aString.coder)
&& StringLatin1.equals(value, aString.value);
}
//StringLatin1.equals
@IntrinsicCandidate
public static boolean equals(byte[] value, byte[] other){
if (value.length == other.length) {
for (int i = 0; i < value.length; i++) {
if (value[i] != other[i]) {
return false;
}
}
return true;
}
return false;
}以上方法中字符串比較一旦遇到不同的字符，那么就直接返回失敗。
那么看一下下面的3行代碼的執(zhí)行時(shí)間。
"adfg".equals("abcd");
"abfg".equals("abcd");
"abcg".equals("abcd");以上的3行字符串比較方法執(zhí)行時(shí)間是不同的。
執(zhí)行時(shí)間： 第一行 < 第二行 < 第三行
假如現(xiàn)在我們要猜出另外一個(gè)字符串，那么如果我們用暴力窮舉猜測字符串，則根據(jù)不同的字符串組合，得到的執(zhí)行時(shí)間是不一樣的，那么根據(jù)不同的執(zhí)行時(shí)間分析，就可以知道前面幾個(gè)字符串是否正確，從而縮小范圍。
以上是一個(gè)計(jì)時(shí)攻擊的簡單例子，實(shí)際密碼加密，公私鑰加密算法是比較復(fù)雜的，但是也要考慮計(jì)時(shí)攻擊的影響。
多年前斯坦福的教授們專門針對這些問題發(fā)表過相關(guān)的論文，下面這篇于2005年發(fā)表在《Computer networks》的期刊論證了遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)計(jì)時(shí)攻擊的可能性。
? 計(jì)時(shí)攻擊的防御
那么對于計(jì)時(shí)攻擊這種要如何防止呢，大部分的做法是使單向加密，或者密碼驗(yàn)證的算法執(zhí)行時(shí)間不會隨著輸入值的不同而規(guī)律變化。換句話說就是不同的輸入值的執(zhí)行時(shí)間相同，或者執(zhí)行時(shí)間隨機(jī)分布，無法規(guī)律判斷。
2009年jdk6的一個(gè)升級中就有相關(guān)的優(yōu)化來防止計(jì)時(shí)攻擊。MessageDigest是java.security包里面的類，主要用于SHA或 MD5 等密碼上安全的報(bào)文摘要功能而設(shè)計(jì)。最終會用到其equals方法。而這個(gè)改動就是針對equals方法。
其中關(guān)鍵的改動就是判斷字符串相等時(shí)，不再看到不相等的字符就返回false。而是對比完所有的字符之后再返回結(jié)果。這樣代碼的執(zhí)行時(shí)間就大致相同。
同時(shí)2021年jdk8的補(bǔ)丁也有相關(guān)的優(yōu)化，
乍一看上面的代碼已經(jīng)比較完美了。但是。
密碼字符串的信息 還有長度信息
還是有坑哈。
其實(shí)上述中的代碼還有一個(gè)問題，就是不同長度的字符串的執(zhí)行時(shí)間也不一樣，那么如果我搞一輪不同長度字符串窮舉之后，可以根據(jù)運(yùn)行計(jì)算時(shí)間的不同可以推出密碼的長度。再進(jìn)行破解相對容易一點(diǎn)。
再看如今Java17中的這個(gè)方法，長度不同時(shí)也不會立馬返回false，而是照常執(zhí)行整個(gè)代碼，這樣就避免了根據(jù)執(zhí)行時(shí)間先得到密碼的長度。
//MessageDigest
public static boolean isEqual(byte[] digesta, byte[] digestb){
if (digesta == digestb) return true;
if (digesta == null || digestb == null) {
return false;
}
int lenA = digesta.length;
int lenB = digestb.length;
if (lenB == 0) {
return lenA == 0;
}
int result = 0;
result |= lenA - lenB;
// time-constant comparison
for (int i = 0; i < lenA; i++) {
// If i >= lenB, indexB is 0; otherwise, i.
int indexB = ((i - lenB) >>> 31) * i;
result |= digesta[i] ^ digestb[indexB];
}
return result == 0;
}
?小結(jié)
以上就是計(jì)時(shí)攻擊的一些簡單內(nèi)容，網(wǎng)絡(luò)安全中的冰山一角。再次致敬這些維護(hù)JDK源碼的大師們！
不斷防范，不斷升級才有了我們越來越安全的代碼。
jdk changeset:
- http://hg.openjdk.java.net/jdk6/jdk6/jdk/rev/562da0baf70b
- http://hg.openjdk.java.net/jdk8u/jdk8u/jdk/rev/54441ec952f7
- http://crypto.stanford.edu/~dabo/papers/ssl-timing.pdf
新聞標(biāo)題：相等有時(shí)候也不安全！你知道嗎？
新聞來源：http://www.dlmjj.cn/article/copidgg.html
