hash_equals 函数如何有效防止哈希碰撞带来的安全风险？

M66 2025-08-11

在现代Web开发中，安全性一直是最为重要的关注点之一。在密码验证、身份验证等多个领域，哈希算法被广泛使用。然而，哈希算法的使用也伴随着潜在的安全风险，尤其是哈希碰撞的风险。为了应对这一挑战，PHP 提供了 hash_equals() 函数，这一函数可以有效避免由于不当比较哈希值带来的安全问题。本文将探讨 hash_equals() 函数如何有效防止哈希碰撞带来的安全风险。

哈希碰撞的概念

哈希碰撞是指不同的输入数据在通过哈希算法后产生相同的哈希值。由于哈希函数将无限的数据映射到有限的哈希空间内，因此存在两组不同的输入数据产生相同的哈希值的可能性，这种情况被称为哈希碰撞。虽然大多数哈希算法设计得较为强大，碰撞的概率很低，但对于一些敏感应用，如密码存储、数字签名等，哈希碰撞可能带来严重的安全问题。

哈希比较的常见问题

在 PHP 中，我们经常使用 == 或 === 运算符进行哈希值的比较。然而，这种直接的比较方法并不能有效防止哈希碰撞带来的安全风险。原因如下：

字符串比较的短路行为：在 PHP 中，== 比较操作符会进行类型转换和短路运算。例如，如果两个字符串的长度不同，PHP 会在进行比较前直接确定它们不相等，而无需逐个字符比较。这种特性可能被攻击者利用，造成潜在的安全漏洞。
时间攻击：PHP 默认的字符串比较可能存在时间泄露的问题。即使两个哈希值完全不同，比较过程中的时间差异也能为攻击者提供有价值的线索。例如，攻击者可以通过反复发送请求来尝试确定哈希值的不同部分，从而推断出正确的哈希。

hash_equals() 的工作原理

PHP 提供了 hash_equals() 函数，它用于安全地比较两个哈希值。hash_equals() 是专门为避免哈希碰撞和时间攻击而设计的，其关键特点包括：

定长比较：hash_equals() 通过逐个字节地比较两个字符串，确保它们完全相同，并且始终使用相同的时间。即使输入数据存在差异，比较过程所消耗的时间是恒定的。这样，攻击者无法通过时间差异来推测哈希值。
防止短路：与直接使用 == 运算符进行比较不同，hash_equals() 会在两个字符串的每一个字符进行逐一比较，直到发现第一个不同的位置为止。这保证了即使两个字符串在某些情况下具有不同的长度或内容，比较过程也不会被提早结束。
性能优化：hash_equals() 函数在设计时考虑到性能因素，使用了优化算法，确保在避免时间攻击的同时，不会对程序的性能造成过大的影响。

使用 hash_equals() 比较哈希值

在实际开发中，我们常常需要对哈希值进行比较，尤其是在密码验证或数字签名验证时。通过 hash_equals()，我们可以确保哈希值比较的安全性，避免潜在的时间攻击。下面是一个使用 hash_equals() 进行哈希值比较的例子：

<span><span><span class="hljs-meta">&lt;?php</span></span><span>
</span><span><span class="hljs-comment">// 假设这是存储在数据库中的哈希密码</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">// 用户输入的密码</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() 函数对用户输入的密码进行哈希</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">// 比较哈希值</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">"密码正确，认证通过！"</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">"密码错误，认证失败！"</span></span><span>;
}
</span><span><span class="hljs-meta">?&gt;</span></span><span>
</span></span>

在上述代码中，我们使用 hash_equals() 安全地比较存储的哈希密码与用户输入的哈希值。无论输入的密码是否正确，hash_equals() 都能保证哈希值比较过程中不会泄露任何时间差异，从而防止时间攻击。

为什么使用 hash_equals() 而不是直接比较？

防止时间攻击：hash_equals() 保证了比较的时间是恒定的，不受哈希值内容的影响。因此，攻击者无法通过分析比较所消耗的时间来获取有关哈希值的更多信息。
提高安全性：直接使用 == 运算符进行比较可能存在多种潜在的安全风险，尤其是当哈希值较长或长度不一致时。hash_equals() 通过逐字节比较并保持时间一致性，避免了这些问题。
易于实现：使用 hash_equals() 是一种简单且有效的方式来提升代码的安全性。开发者不需要自己编写复杂的比较逻辑，只需替换掉 == 或 === 运算符，即可增强代码的抗攻击能力。

总结

hash_equals() 函数是 PHP 中用于安全比较哈希值的强大工具，能够有效防止由于不当比较带来的安全风险，特别是在防范哈希碰撞和时间攻击方面。通过保证恒定的比较时间和逐字节的安全比较，hash_equals() 在处理密码验证、数字签名等安全敏感操作时提供了可靠的保护。

在开发安全敏感的应用时，始终使用 hash_equals() 来比较哈希值，避免使用普通的 == 或 === 运算符，这将大大提升你的代码在防止攻击方面的能力。

hash_equals