时序攻击：为什么不能用 == 比较密码

今天学习 FastAPI 时，细致了解了一下时序攻击（Timing Attack）。核心问题很简单：用 == 比较字符串时，Python 会在第一个不匹配字符处提前返回，攻击者可以通过响应时间的微小差异逐字猜出用户名和密码。

时序攻击是怎么发生的

假设攻击者试图猜出用户名与密码，发送 johndoe / love123：

if "johndoe" == "stanleyjobson" and "love123" == "swordfish":
    ...

Python 比较到第一个字母 j 与 s 不同时就停止，应用立刻返回「错误的用户或密码」。

接下来攻击者尝试 stanleyjobsox：

if "stanleyjobsox" == "stanleyjobson" and "love123" == "swordfish":
    ...

这次需要对比到 stanleyjobso 才能判定不匹配，多花费几微秒才返回错误响应。

反应时间对攻击者的帮助

服务器多花了几微秒才返回错误，攻击者就知道开头猜对了一部分字符。然后放弃 johndoe，继续用 stanleyjobsox 这类前缀去尝试。

专业攻击

攻击者不需要手动操作，可以编写每秒执行成千上万次测试的程序，每次找到更多正确字符。利用时间差，几分钟到几小时内就可能猜出正确的用户名和密码。

使用 secrets.compare_digest() 修补

secrets.compare_digest() 会用恒定的时间比较字符串，无论差异出现在哪个位置：

import secrets

current_username_bytes = credentials.username.encode("utf8")
correct_username_bytes = b"stanleyjobson"
is_correct_username = secrets.compare_digest(
    current_username_bytes, correct_username_bytes
)
current_password_bytes = credentials.password.encode("utf8")
correct_password_bytes = b"swordfish"
is_correct_password = secrets.compare_digest(
    current_password_bytes, correct_password_bytes
)

在代码中使用 secrets.compare_digest()，就可以有效防御这类时序攻击。