在避免定时攻击的同时比较 NodeJS 缓冲区答案

【问题标题】：Comparing NodeJS buffers while avoiding timing attacks在避免定时攻击的同时比较 NodeJS 缓冲区
【发布时间】：2013-10-04 22:18:19
【问题描述】：

我正在使用 NodeJS 编写一个应用程序，它使用两个 Base64 编码的令牌来验证用户身份。这两个标记在异或时应该与存储在数据库中的第三个标记匹配。

这就是我现在拥有的：

function verifyTokens(encodedTokens) {
    var similarity = 0;
    var buffers = encodedTokens.map(base64.decode);
    for (i = 0; i < TOKEN_LENGTH; i++) {
        if ((buffers[0][i] ^ buffers[1][i]) === buffers[2][i]) {
            similarity += 1;
        }
    }
    return (similarity === TOKEN_LENGTH);
}

我认为这对计时攻击是不安全的，因为将 1 添加到 similarity 可能比什么都不做要花费更多的时间。我也不知道 JavaScript 相等运算符有多安全。

另一个引起我注意的使用缓冲区的解决方案是node-buffertools，但它使用memcmp 来比较缓冲区（我知道这不安全）。

比较两个 XORed 缓冲区与避免计时攻击的第三个缓冲区的最佳方法是什么？与 C++ 扩展相比，我更喜欢纯 JavaScript 解决方案。

【问题讨论】：

不知道“比较两个 XORed 缓冲区的最佳方法”的答案，但您可以在返回之前花费额外的时间。这不可行吗？
是的，我还计划延迟身份验证响应。我不确定它本身是否足以应对定时攻击，即使延迟是随机的。
是的，我想进行一些测试以了解 XOR 操作需要多长时间，并添加一个 setTimeout 包装器以确保函数在较长时间后返回（在这两种情况下）
另外，除了问题，它是什么认证方法？带有规格的链接可能有用（这将是出于我个人的好奇心/利益）
方法类似ucrec.org/pubs/upload/836_van%20der%20Horst2008.pdf

标签： javascript node.js security timing

【解决方案1】：

您可以添加结果布尔值：

function verifyTokens(encodedTokens) {
    var buffers = encodedTokens.map(base64.decode);
    var similarity = 0;

    for (var i = 0; i < TOKEN_LENGTH; i++) {
        similarity += (buffers[0][i] ^ buffers[1][i]) === buffers[2][i]);
    }

    return similarity === TOKEN_LENGTH;
}

尽管 V8 可能会对此进行优化并扭曲结果。你可以自己测试一下。我会先测试encodedTokens.map(base64.decode)。

【讨论】：

这对我来说似乎是一个很好的改进。我应该如何进行定时攻击向量的测试？一个简单的重复基准测试是否足够准确，还是阅读源代码是唯一彻底的选择？
@molf：使用基准测试。来源可能不会有太大帮助。

【解决方案2】：

function verifyTokens(encodedTokens) {
    var similarity = 0;
    var buffers = encodedTokens.map(base64.decode);
    for (i = 0; i < TOKEN_LENGTH; i++) {
        similarity |= (buffers[0][i] ^ buffers[1][i]) | (buffers[1][i] ^ buffers[2][i]);
    }
    return similarity === 0;
}

可能同样的事情，但人们通常don't trust比较运算符。

【讨论】：

【解决方案3】：

您能否对所有三个标记进行异或并与零进行比较？

var zeroes = new Buffer(Array(32)); // zero fills, not sure encoding
function verifyTokens(encodedTokens) {
  var buffers = encodedTokens.map(base64.decode);
  var xor1 = buffers[0] ^ buffers[1];
  var xor2 = xor1 ^ buffers[2];
  if(xor2.toString() === zeroes.toString()){
    // there may be a better comparison operator
    // buf1 === buf2 seems to always return false with different encodings
    return true;
  } else {
    return false;
  }
}

【讨论】：