计时攻击 属于旁路攻击的一种，所谓旁路攻击就是通过对系统的物理学分析和实现方式分析，而不是密码学分析或暴力破解，来尝试破解密码学系统的行为。密码学系统的电力消耗，电磁波泄露，时间差等信息都有可能提供对破解系统有帮助的信息。

而计时攻击就是利用时间差来对计算机进行攻击，那么它的原理是什么？我们拿 Rails 中的一段代码进行分析：

# constant-time comparison algorithm to prevent timing attacks
def secure_compare(a, b)
  return false unless a.bytesize == b.bytesize

  l = a.unpack "C#{a.bytesize}"

  res = 0
  b.each_byte { |byte| res |= byte ^ l.shift }
  res == 0
end

这段代码的一个重要使用场景是验证签名 cookie 的有效性，即外部传入的摘要与内部计算的摘要是否相等，但是为什么不直接使用 a == b, 而是一个字符一个字符的比较，并且看上去以一种十分低效的方式进行的？

原因正是为了预防计时攻击。

a == b 在 Ruby 内部使用 memcmp 函数进行比较，当首次发现有两个字符不一致时，便直接返回两个字符在 ASCII 码表中的差值。在这样的机制下，CPU 运行的时间与字符串匹配度是有正关系的，字符串匹配度越高，CPU 运行时间越长，因此便可以通过对比时间差的方式逐一猜测破解。

预防计时攻击的方法通常也很简单，使用 constant-time 的方式。如上述比较摘要是否相等的示例代码，当发现两个字符不一致时，并没有立即返回，而是继续比较下去，因此使得计算时间不会变化。

虽然这样的处理，时间复杂度提高了，在语言级别的效率也降低了，但在系统安全的关键部分，付出了一点点性能的代价还是值得的。

也许你会觉得不解 (我也是), 每个请求在不同的情况下包括网络延迟，计算机运行状态都是不可能完全一致的，况且这么一点点的时间差在 Rails 处理整个复杂的请求过程中 (你应该知道，在 Rails 中一个请求可能生成数以万计的 Ruby 对象) 也显得非常的微不足道，应该是非常难以利用的，计时攻击难道仅仅存活在理论当中吗？这篇论文也许可以给我们带来一些参考。

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