松哥最近在研究 Spring Security 源码，发现了很多好玩的代码，抽空写几篇文章和小伙伴们分享一下。
很多人吐槽 Spring Security 比 Shiro 重量级，这个重量级不是凭空来的，重量有重量的好处，就是它提供了更为强大的防护功能。
比如松哥最近看到的一段代码：
protected final UserDetails retrieveUser(String username,
UsernamePasswordAuthenticationToken authentication)
throws AuthenticationException {
prepareTimingAttackProtection(); try {
UserDetails loadedUser = this.getUserDetailsService().loadUserByUsername(username);
if (loadedUser == null) {
throw new InternalAuthenticationServiceException(
"UserDetailsService returned null, which is an interface contract violation");
} return loadedUser;
} catch (UsernameNotFoundException ex) {
mitigateAgainstTimingAttack(authentication); throw ex;
} catch (InternalAuthenticationServiceException ex) {
throw ex;
} catch (Exception ex) {
throw new InternalAuthenticationServiceException(ex.getMessage(), ex);
}}
这段代码位于 DaoAuthenticationProvider 类中，为了方便大家理解，我来简单说下这段代码的上下文环境。
当用户提交用户名密码登录之后，Spring Security 需要根据用户提交的用户名去数据库中查询用户，这块如果大家不熟悉，可以参考松哥之前的文章：
查到用户对象之后，再去比对从数据库中查到的用户密码和用户提交的密码之间的差异。具体的比对工作，可以参考Spring Boot 中密码加密的两种姿势！一文。
而上面这段代码就是 Spring Security 根据用户登录时传入的用户名去数据库中查询用户，并将查到的用户返回。方法中还有一个 authentication 参数，这个参数里边保存了用户登录时传入的用户名/密码信息。
那么这段代码有什么神奇之处呢？
我们来一行一行分析。
首先方法一进来调用了 prepareTimingAttackProtection 方法，从方法名字上可以看出，这个是为计时攻击的防御做准备，那么什么又是计时攻击呢？别急，松哥一会来解释。我们先来吧流程走完。prepareTimingAttackProtection 方法的执行很简单，如下：
private void prepareTimingAttackProtection() {
if (this.userNotFoundEncodedPassword == null) {
this.userNotFoundEncodedPassword = this.passwordEncoder.encode(USER_NOT_FOUND_PASSWORD);
}}
该方法就是将常量 USER_NOT_FOUND_PASSWORD 使用 passwordEncoder 编码之后（如果不了解 passwordEncoder，可以参考 Spring Boot 中密码加密的两种姿势！一文），将编码结果赋值给 userNotFoundEncodedPassword 变量。
接下来调用 loadUserByUsername 方法，根据登录用户传入的用户名去数据库中查询用户，如果查到了，就将查到的对象返回。
如果查询过程中抛出 UsernameNotFoundException 异常，按理说直接抛出异常，接下来的密码比对也不用做了，因为根据用户名都没查到用户，这次登录肯定是失败的，没有必要进行密码比对操作！
但是大家注意，在抛出异常之前调用了 mitigateAgainstTimingAttack 方法。这个方法从名字上来看，有缓解计时攻击的意思。
我们来看下该方法的执行流程：
private void mitigateAgainstTimingAttack(UsernamePasswordAuthenticationToken authentication) {
if (authentication.getCredentials() != null) {
String presentedPassword = authentication.getCredentials().toString(); this.passwordEncoder.matches(presentedPassword, this.userNotFoundEncodedPassword);
}}
可以看到，这里首先获取到登录用户传入的密码即 presentedPassword，然后调用 passwordEncoder.matches 方法进行密码比对操作，本来该方法的第二个参数是数据库查询出来的用户密码，现在数据库中没有查到用户，所以第二个参数用 userNotFoundEncodedPassword 代替了，userNotFoundEncodedPassword 就是我们一开始调用 prepareTimingAttackProtection 方法时赋值的变量。这个密码比对，从一开始就注定了肯定会失败，那为什么还要比对呢？
这就引入了我们今天的主题--计时攻击。
计时攻击是旁路攻击的一种，在密码学中，旁道攻击又称侧信道攻击、边信道攻击（Side-channel attack）。
这种攻击方式并非利用加密算法的理论弱点，也不是暴力破解，而是从密码系统的物理实现中获取的信息。例如：时间信息、功率消耗、电磁泄露等额外的信息源，这些信息可被用于对系统的进一步破解。
旁路攻击有多种不同的分类：
所有的攻击类型都利用了加密/解密系统在进行加密/解密操作时算法逻辑没有被发现缺陷，但是通过物理效应提供了有用的额外信息（这也是称为“旁路”的缘由），而这些物理信息往往包含了密钥、密码、密文等隐密数据。
而上面 Spring Security 中的那段代码就是为了防止计时攻击。
具体是怎么做的呢？假设 Spring Security 从数据库中没有查到用户信息就直接抛出异常了，没有去执行 mitigateAgainstTimingAttack 方法，那么黑客经过大量的测试，再经过统计分析，就会发现有一些登录验证耗时明显少于其他登录，进而推断出登录验证时间较短的都是不存在的用户，而登录耗时较长的是数据库中存在的用户。
现在 Spring Security 中，通过执行 mitigateAgainstTimingAttack 方法，无论用户存在或者不存在，登录校验的耗时不会有明显差别，这样就避免了计时攻击。
可能有小伙伴会说，passwordEncoder.matches 方法执行能耗费多少时间呀？这要看你怎么计时了，时间单位越小，差异就越明显：毫秒（ms）、微秒（µs）、奈秒（ns）、皮秒（ps）、飛秒（fs）、阿秒（as）、仄秒（zs）。
另外，Spring Security 为了安全，passwordEncoder 中引入了一个概念叫做自适应单向函数，这种函数故意执行的很慢并且消耗大量系统资源，所以非常有必要进行计时攻击防御。
关于自适应单向函数，这是另外一个故事了，松哥抽空再和小伙伴们聊～
好啦，今天就先和小伙伴们聊这么多，小伙伴们决定有收获的话，记得点个在看鼓励下松哥哦～
不知不觉，Spring Security 系列已经连载了 49 篇啦，感兴趣的小伙伴也可以看看本系列其他文章哦：
