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|真原创

抱歉用这种标题吸引你点进来了，不过你不妨看完，看看能否让你有所收获。（有收获，请评论区留个言，没收获，下周末我直播吃**，哈哈，这你也信）

补充说明：微信公众号改版，对各个号主影响还挺大的。目前从后台数据来看，对我影响不大，因为我这反正都是小号，😂阅读量本身就少的可怜，真相了，🐶狗头（刚从交流群学会的表情）。

先直接上代码：

boolean safeEqual(String a, String b) {
   if (a.length() != b.length()) {
       return false;
   }
   int equal = 0;
   for (int i = 0; i < a.length(); i++) {
       equal |= a.charAt(i) ^ b.charAt(i);
   }
   return equal == 0;
}

上面的代码是我根据原版（Scala）翻译成 Java的，Scala 版本（最开始吸引程序猿石头注意力的代码）如下：

def safeEqual(a: String, b: String) = {
  if (a.length != b.length) {
    false
  } else {
    var equal = 0
    for (i <- Array.range(0, a.length)) {
      equal |= a(i) ^ b(i)
    }
    equal == 0
  }
}

刚开始看到这段源码感觉挺奇怪的，这个函数的功能是比较两个字符串是否相等，首先“长度不等结果肯定不等，立即返回”这个很好理解。

再看看后面的，稍微动下脑筋，转弯下也能明白这其中的门道：通过异或操作1^1=0, 1^0=1, 0^0=0，来比较每一位，如果每一位都相等的话，两个字符串肯定相等，最后存储累计异或值的变量equal必定为 0，否则为 1。

再细想一下呢？

for (i <- Array.range(0, a.length)) {
  if (a(i) ^ b(i) != 0) // or a(i) != b[i]
    return false
}

我们常常讲性能优化，从效率角度上讲，难道不是应该只要中途发现某一位的结果不同了（即为1）就可以立即返回两个字符串不相等了吗？(如上所示)

这其中肯定有……

再再细想一下呢？

结合方法名称 safeEquals 可能知道些眉目，与安全有关。

本文开篇的代码来自playframewok 里用来验证cookie(session)中的数据是否合法(包含签名的验证)，也是石头写这篇文章的由来。

以前知道通过延迟计算等手段来提高效率的手段，但这种已经算出结果却延迟返回的，还是头一回！

我们来看看，JDK 中也有类似的方法，如下代码摘自 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 comparison
   for (int i = 0; i < digesta.length; i++) {
       result |= digesta[i] ^ digestb[i];
   }
   return result == 0;
}

看注释知道了，目的是为了用常量时间复杂度进行比较。

但这个计算过程耗费的时间不是常量有啥风险？（脑海里响起了背景音乐：“小朋友，你是否有很多问号？”）

真相大白

再深入探索和了解了一下，原来这么做是为了防止计时攻击（Timing Attack）。（也有人翻译成时序攻击）

计时攻击(Timing Attack)

计时攻击是边信道攻击(或称"侧信道攻击"， Side Channel Attack，简称SCA) 的一种，边信道攻击是一种针对软件或硬件设计缺陷，走“歪门邪道”的一种攻击方式。

这种攻击方式是通过功耗、时序、电磁泄漏等方式达到破jie目的。在很多物理隔绝的环境中，往往也能出奇制胜，这类新型攻击的有效性远高于传统的密码分析的数学方法（某百科上说的）。

这种手段可以让调用 safeEquals("abcdefghijklmn", "xbcdefghijklmn") （只有首位不相同）和调用 safeEquals("abcdefghijklmn", "abcdefghijklmn") （两个完全相同的字符串）的所耗费的时间一样。防止通过大量的改变输入并通过统计运行时间来暴力破jie出要比较的字符串。

举个🌰，如果用之前说的“高效”的方式来实现的话。假设某个用户设置了密码为 password，通过从a到z（实际范围可能更广）不断枚举第一位，最终统计发现 p0000000 的运行时间比其他从任意a~z的都长（因为要到第二位才能发现不同，其他非 p 开头的字符串第一位不同就直接返回了），这样就能猜测出用户密码的第一位很可能是p了，然后再不断一位一位迭代下去最终pojie出用户的密码。

当然，以上是从理论角度分析，确实容易理解。但实际上好像通过统计运行时间总感觉不太靠谱，这个运行时间对环境太敏感了，比如网络，内存，CPU负载等等都会影响。

但安全问题感觉更像是 “宁可信其有，不可信其无”。为了防止(特别是与签名/密码验证等相关的操作)被 timing attack，目前各大语言都提供了相应的安全比较函数。各种软件系统（例如 OpenSSL）、框架（例如 Play）的实现也都采用了这种方式。

例如 “世界上最好的编程语言”（粉丝较少，评论区应该打不起架来）—— 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 )

其实各种语言版本的实现方式都与上面的版本差不多，将两个字符串每一位取出来异或(^)并用或(|)保存，最后通过判断结果是否为 0 来确定两个字符串是否相等。

如果刚开始没有用 safeEquals 去实现，后续的版本还会通过打补丁的方式去修复这样的安全隐患。

例如 JDK 1.6.0_17 中的Release Notes^[1]中就提到了MessageDigest.isEqual 中的bug的修复，如下图所示：

MessageDigest timing attack vulnerabilities

大家可以看看这次变更的的详细信息openjdk中的 bug fix diff^[2]为：

Timing Attack 真的可行吗？

我觉得各大语言的 API 都用这种实现，肯定还是有道理的，理论上应该可以被利用的。这不，学术界的这篇论文就宣称用这种计时攻击的方法破jie了 OpenSSL 0.9.7 的RSA加密算法了。关于 RSA 算法的介绍可以看看之前本人写的这篇文章。

这篇Remote Timing Attacks are Practical^[3] 论文中指出（我大致翻译下摘要，感兴趣的同学可以通过文末链接去看原文）：

计时攻击往往用于攻击一些性能较弱的计算设备，例如一些智能卡。我们通过实验发现，也能用于攻击普通的软件系统。本文通过实验证明，通过这种计时攻击方式能够攻破一个基于 OpenSSL 的 web 服务器的私钥。结果证明计时攻击用于进行网络攻击在实践中可行的，因此各大安全系统需要抵御这种风险。

最后，本人毕竟不是专研完全方向，以上描述是基于本人的理解，如果有不对的地方，还请大家留言指出来。感谢。

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参考资料

[1]

Release Notes: http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/6u17-141447.html

[2]

openjdk中的 bug fix diff: http://hg.openjdk.java.net/jdk6/jdk6/jdk/rev/562da0baf70b

[3]

Remote Timing Attacks are Practical: http://crypto.stanford.edu/~dabo/papers/ssl-timing.pdf