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Por curiosidade estou procurando e lento muitas coisas sobre criptografia e também procurando por algumas bibliotecas em PHP puro, como por exemplo o Sodium_Compat, pelo único motivo de que entendo muito mais de PHP se comparado com C, que é o ideal para criptografia, até onde eu saiba.

Entretanto algo me chamou atenção no seguinte trecho:

/**
* Use pack() and binary operators to turn the two integers
* into hexadecimal characters. We don't use chr() here, because
* it uses a lookup table internally and we want to avoid
* cache-timing side-channels.
*/
$hex .= pack(
'CC',
(55 + $b + ((($b - 10) >> 8) & ~6)),
(55 + $c + ((($c - 10) >> 8) & ~6))
);

Simplesmente não encontrei muitas informações sobre o cache-timing, lembrando que existe o cache-timing attack e o timing attack, que são coisas distintas (ou será que não?), o segundo possui mais informações.

Encontrei essa informação aqui, que é a mais resumida e existe essa outra reposta e comentário que parece ser quase a resposta desta pergunta, mas não tenho certeza. Inclusive baseado no comentário do código presumo que o problema seja que o chr() utiliza algum tipo de "array" (seria isso o lookup table internally?) enquanto o pack() não, porém como então o pack() é capaz de converter o inteiro para hexadecimal?

A questão é, o pack() supostamente não é vulnerável enquanto o chr() possui tal problema, isto não é nem sequer mencionado na documentação do PHP, talvez por ser algo muito especifico. O que as funções, por dentro, tem de diferente? Como eles convertem os números inteiros e por qual razão um consegue converter "de maneira mais segura que a outra"? Porque motivo ambos não são vulneráveis?

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  • Não sei muito de criptografia (é algo que está na minha lista para estudar à tempos), mas acredito que sim, a LUT internally é basicamente um array, semelhante à própria tabela ASCII. Pelos comentários, a função evitar usar a LUT justamente para deixar a função mais lenta, ou seja, levar mais tempo para computá-la. Acredito que isso seja bastante útil contra ataques Brute-force attack.
    – Woss
    Commented 19/02/2017 às 13:11

2 Respostas 2

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A implementação da função pack() é muito mais robusta em relação a função chr().

Possui sanitizações e validações diversas, dentre elas, o RFC 4648 Encoding

Um trecho das rotinas da função pack() onde os valores de entrada são filtrados:

static void php_pack(zval *val, size_t size, int *map, char *output)
{
    size_t i;
    char *v;

    convert_to_long_ex(val);
    v = (char *) &Z_LVAL_P(val);

    for (i = 0; i < size; i++) {
        *output++ = v[map[i]];
    }
}

PHP-src: https://github.com/php/php-src/blob/master/ext/standard/pack.c

AS funções como ord() e chr(), não tem muito o que comentar. Basta ver como a simplória implementação não possui filtros como na função pack():

PHP_FUNCTION(ord)
{
    char   *str;
    size_t str_len;

    ZEND_PARSE_PARAMETERS_START(1, 1)
        Z_PARAM_STRING(str, str_len)
    ZEND_PARSE_PARAMETERS_END();

    RETURN_LONG((unsigned char) str[0]);
}
/* }}} */


PHP_FUNCTION(chr)
{
    zend_long c;

    if (ZEND_NUM_ARGS() != 1) {
        WRONG_PARAM_COUNT;
    }

    ZEND_PARSE_PARAMETERS_START_EX(ZEND_PARSE_PARAMS_QUIET, 1, 1)
        Z_PARAM_LONG(c)
    ZEND_PARSE_PARAMETERS_END_EX(c = 0);

    c &= 0xff;
    if (CG(one_char_string)[c]) {
        ZVAL_INTERNED_STR(return_value, CG(one_char_string)[c]);
    } else {
        ZVAL_NEW_STR(return_value, zend_string_alloc(1, 0));
        Z_STRVAL_P(return_value)[0] = (char)c;
        Z_STRVAL_P(return_value)[1] = '\0';
    }
}

PHP-src: https://github.com/php/php-src/blob/master/ext/standard/string.c

Isso é simples dessa forma por questões de performance pois nem sempre precisa-se filtrar. Os filtros são mais indicados para o emprego de rotinas de criptografia, segurança, etc.

Table look-ups

Inclusive baseado no comentário do código presumo que o problema seja que o chr() utiliza algum tipo de "array" (seria isso o lookup table internally?)

Sim, isso é como a maioria das linguagens de programação utilizam em suas funções de manipulação de strings.

O método por "table look-ups" possui exploits conhecidos e são muito explorados por ataques. Uma proposta de solução é usar operações lógicas de sequências de "constant-time" (RFC 4648) ou pelo menos por referências que não sejam dos dados chave secretos (secret data). Essa questão, no momento, está em discussão aberta, sem uma definição concreta.

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Quando se trata de criptografia existem diversos aspectos que devem ser levados em consideração.

O fato de se usar pack() em vez de char() refere-se a um conceito chamado binary safe fazendo com que tanto o input e output sejam consistentes em termos de manipulação de string por exemplo.

E como já dito anteriormente em uma das respostas que você pesquisou, dependendo de como é feito a criptografia e do algoritmo existe a possibilidade de identificar o modo e talvez funções utilizadas para se criptografar através do comportamento e explorar uma determinada vulnerabilidade existente.

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