防御时序侧信道攻击的 Python 库或技术答案

【问题标题】：Python library or technique to defend against timing side channel attack防御时序侧信道攻击的 Python 库或技术
【发布时间】：2018-09-25 18:44:30
【问题描述】：

考虑一个 login API 入口点，它获取 用户名 和密码。

密码被安全地散列和加盐，如果用户名不存在或密码不正确，按照适当的做法，我们会返回相同的响应。

def verify_user(session, username, password):
    user = session.query(Users.username == 'username').one()
    stored_hash = user.password_hash if user is not None else 'some-dommy-hash'
    return verify_password(password=password, hash=stored_hash)

请注意，我们还尝试确保两个控制流将完成大约相同数量的工作，因此它们应该采取大约相同的时间。

但关于和应该让我担心。

假设在数据库中查找和不查找用户花费相同的时间是否安全？我可以假设散列相同的虚拟散列不会被缓存吗？

我真正想要的是一种方法：

def constant_time_verify_user(time, session, username, password):
    with constant_time(time):
        ans = verify_user(session, username, password)
    return ans

其中constant_time 类似于超时，从某种意义上说，它需要恰好给定的时间。

所以我的问题是：为了防御基于时间的攻击，是否有完善的实践或库来帮助掩盖操作可能需要的时间量？

编辑：@Staw 的answer 表示这样做的动机尚不清楚，实际上，我正在努力防止有关数据库中存在用户的信息泄露。

【问题讨论】：

请注意，随机睡眠被认为是一个糟糕的解决方案，因为它的分辨率低，并且可能对统计分析很敏感。

标签： python security sqlalchemy timing side-channel-attacks

【解决方案1】：

我了解您真正担心的是什么。您不希望其他人知道用户是否存在。

在单线程结构下，实现起来似乎并不容易。但是，如果您可以接受使用多个线程，那是可能的。

您可以将您的函数包装到一个线程中并为其设置合理的超时时间。如果线程在超时之前返回，那就再睡一会儿。

由于我通常构建异步 Web 服务器，这对我来说更容易实现。

async def constant_time_verify_user(time, session, username, password):
    start_time = _time.time()
    try:
        ans = await asyncio.wait_for(verify_user(session, username, password), timeout=time)
        await asyncio.sleep(time + start_time - _time.time())
        return ans
    except (asyncio.TimeoutError, asyncio.CancelledError):
        return "Exceed maximum execute time!"

【讨论】：