hash_equals 函數如何有效防止哈希碰撞帶來的安全風險？

M66 2025-08-11

在現代Web開發中，安全性一直是最為重要的關注點之一。在密碼驗證、身份驗證等多個領域，哈希算法被廣泛使用。然而，哈希算法的使用也伴隨著潛在的安全風險，尤其是哈希碰撞的風險。為了應對這一挑戰，PHP 提供了hash_equals()函數，這一函數可以有效避免由於不當比較哈希值帶來的安全問題。本文將探討hash_equals()函數如何有效防止哈希碰撞帶來的安全風險。

哈希碰撞的概念

哈希碰撞是指不同的輸入數據在通過哈希算法後產生相同的哈希值。由於哈希函數將無限的數據映射到有限的哈希空間內，因此存在兩組不同的輸入數據產生相同的哈希值的可能性，這種情況被稱為哈希碰撞。雖然大多數哈希算法設計得較為強大，碰撞的概率很低，但對於一些敏感應用，如密碼存儲、數字簽名等，哈希碰撞可能帶來嚴重的安全問題。

哈希比較的常見問題

在PHP 中，我們經常使用==或===運算符進行哈希值的比較。然而，這種直接的比較方法並不能有效防止哈希碰撞帶來的安全風險。原因如下：

字符串比較的短路行為：在PHP 中， ==比較操作符會進行類型轉換和短路運算。例如，如果兩個字符串的長度不同，PHP 會在進行比較前直接確定它們不相等，而無需逐個字符比較。這種特性可能被攻擊者利用，造成潛在的安全漏洞。
時間攻擊：PHP 默認的字符串比較可能存在時間洩露的問題。即使兩個哈希值完全不同，比較過程中的時間差異也能為攻擊者提供有價值的線索。例如，攻擊者可以通過反復發送請求來嘗試確定哈希值的不同部分，從而推斷出正確的哈希。

hash_equals() 的工作原理

PHP 提供了hash_equals()函數，它用於安全地比較兩個哈希值。 hash_equals()是專門為避免哈希碰撞和時間攻擊而設計的，其關鍵特點包括：

定長比較： hash_equals()通過逐個字節地比較兩個字符串，確保它們完全相同，並且始終使用相同的時間。即使輸入數據存在差異，比較過程所消耗的時間是恆定的。這樣，攻擊者無法通過時間差異來推測哈希值。
防止短路：與直接使用==運算符進行比較不同， hash_equals()會在兩個字符串的每一個字符進行逐一比較，直到發現第一個不同的位置為止。這保證了即使兩個字符串在某些情況下具有不同的長度或內容，比較過程也不會被提早結束。
性能優化： hash_equals()函數在設計時考慮到性能因素，使用了優化算法，確保在避免時間攻擊的同時，不會對程序的性能造成過大的影響。

使用hash_equals() 比較哈希值

在實際開發中，我們常常需要對哈希值進行比較，尤其是在密碼驗證或數字簽名驗證時。通過hash_equals() ，我們可以確保哈希值比較的安全性，避免潛在的時間攻擊。下面是一個使用hash_equals()進行哈希值比較的例子：

 <span><span><span class="hljs-meta">&lt;?php</span></span><span>
</span><span><span class="hljs-comment">// 假設這是存儲在數據庫中的哈希密碼</span></span><span>
</span><span><span class="hljs-variable">$stored_hash</span></span><span> = </span><span><span class="hljs-string">'$2y$10$V56J9qz4dFZyFiq8A5B72qf6lmXjUM3gj/qkQTqFtCNUZ.Y6TnYWy'</span></span><span>; 

</span><span><span class="hljs-comment">// 用戶輸入的密碼</span></span><span>
</span><span><span class="hljs-variable">$user_input_password</span></span><span> = </span><span><span class="hljs-string">'user_password'</span></span><span>;

</span><span><span class="hljs-comment">// 使用 password_hash() 函数对用戶輸入的密碼进行哈希</span></span><span>
</span><span><span class="hljs-variable">$user_input_hash</span></span><span> = </span><span><span class="hljs-title function_ invoke__">password_hash</span></span><span>(</span><span><span class="hljs-variable">$user_input_password</span></span><span>, PASSWORD_BCRYPT);

</span><span><span class="hljs-comment">// 比較哈希值</span></span><span>
</span><span><span class="hljs-keyword">if</span></span><span> (</span><span><span class="hljs-title function_ invoke__">hash_equals</span></span><span>(</span><span><span class="hljs-variable">$stored_hash</span></span><span>, </span><span><span class="hljs-variable">$user_input_hash</span></span><span>)) {
    </span><span><span class="hljs-keyword">echo</span></span><span> </span><span><span class="hljs-string">"密碼正確，認證通過！"</span></span><span>;
} </span><span><span class="hljs-keyword">else</span></span><span> {
    </span><span><span class="hljs-keyword">echo</span></span><span> </span><span><span class="hljs-string">"密碼錯誤，認證失敗！"</span></span><span>;
}
</span><span><span class="hljs-meta">?&gt;</span></span><span>
</span></span>

在上述代碼中，我們使用hash_equals()安全地比較存儲的哈希密碼與用戶輸入的哈希值。無論輸入的密碼是否正確， hash_equals()都能保證哈希值比較過程中不會洩露任何時間差異，從而防止時間攻擊。

為什麼使用hash_equals() 而不是直接比較？

防止時間攻擊： hash_equals()保證了比較的時間是恆定的，不受哈希值內容的影響。因此，攻擊者無法通過分析比較所消耗的時間來獲取有關哈希值的更多信息。
提高安全性：直接使用==運算符進行比較可能存在多種潛在的安全風險，尤其是當哈希值較長或長度不一致時。 hash_equals()通過逐字節比較並保持時間一致性，避免了這些問題。
易於實現：使用hash_equals()是一種簡單且有效的方式來提升代碼的安全性。開發者不需要自己編寫複雜的比較邏輯，只需替換掉==或===運算符，即可增強代碼的抗攻擊能力。

總結

hash_equals()函數是PHP 中用於安全比較哈希值的強大工具，能夠有效防止由於不當比較帶來的安全風險，特別是在防范哈希碰撞和時間攻擊方面。通過保證恆定的比較時間和逐字節的安全比較， hash_equals()在處理密碼驗證、數字簽名等安全敏感操作時提供了可靠的保護。

在開發安全敏感的應用時，始終使用hash_equals()來比較哈希值，避免使用普通的==或===運算符，這將大大提升你的代碼在防止攻擊方面的能力。

hash_equals