Общая функция сравнения времени C++

Question

Я пишу класс ProtectedPtr, который защищает объекты в памяти с помощью Windows Crypto API, и столкнулся с проблемой создания общей функции сравнения с постоянным временем. Мой текущий код:

template <class T>
bool operator==(volatile const ProtectedPtr& other)
{
    std::size_t thisDataSize = sizeof(*protectedData) / sizeof(T);
    std::size_t otherDataSize = sizeof(*other) / sizeof(T);

    volatile auto thisData = (byte*)getEncyptedData();
    volatile auto otherData = (byte*)other.getEncyptedData();

    if (thisDataSize != otherDataSize)
        return false;

    volatile int result = 0;
    for (int i = 0; i < thisDataSize; i++)
        result |= thisData[i] ^ otherData[i];

    return result == 0;
}

Функция getEncryptedData:

std::unique_ptr<T> protectedData;
const T& getEncyptedData() const
{
    ProtectMemory(true);
    return *protectedData;
}

Проблема в приведении к байту *. При использовании этого класса со строками мой компилятор жалуется, что строки не могут быть преобразованы в байтовые указатели. Я подумал, может быть, пытаясь основать свою функцию на функции Go ConstantTimeByteEq, но это все еще возвращает меня к моей первоначальной проблеме преобразования типа шаблона в int или что-то, на чем я могу предварительно выполнить бинарную манипуляцию.

Функция Go ConstantTimeByteEq:

func ConstantTimeByteEq(x, y uint8) int {
    z := ^(x ^ y)
    z &= z >> 4
    z &= z >> 2
    z &= z >> 1

    return int(z)
}

Как я могу легко преобразовать тип шаблона во что-то, для чего можно легко выполнить бинарную манипуляцию?

ОБНОВЛЕНИЕ Рабочая общая функция сравнения констант на основе предложений из lockcmpxchg8b:

//only works on primative types, and types that don't have
//internal pointers pointing to dynamically allocated data
byte* serialize()
{
    const size_t size = sizeof(*protectedData);
    byte* out = new byte[size];

    ProtectMemory(false);
    memcpy(out, &(*protectedData), size);
    ProtectMemory(true);

    return out;
}

bool operator==(ProtectedPtr& other)
{
    if (sizeof(*protectedData) != sizeof(*other))
        return false;

    volatile auto thisData = serialize();
    volatile auto otherData = other.serialize();

    volatile int result = 0;
    for (int i = 0; i < sizeof(*protectedData); i++)
        result |= thisData[i] ^ otherData[i];

    //wipe the unencrypted copies of the data
    SecureZeroMemory(thisData, sizeof(thisData));
    SecureZeroMemory(otherData, sizeof(otherData));

    return result == 0;
}

Answer 1

Как правило, то, что вы пытаетесь выполнить в своем текущем коде, называется сохраняющим формат шифрованием. То есть, чтобы зашифровать std::string так что полученный зашифрованный текст также является действительным std::string, Это гораздо сложнее, чем позволить процессу шифрования преобразовать исходный тип в плоский массив байтов.

Чтобы выполнить преобразование в плоский массив, объявите второй аргумент шаблона для объекта "Serializer", который знает, как сериализовать объекты типа T в массив без знака. Вы можете по умолчанию это универсальный sizeof/memcpy Сериализатор, который будет работать для всех типов примитивов.

Вот пример для std::string,

template <class T>
class Serializer
{
  public:
    virtual size_t serializedSize(const T& obj) const = 0;
    virtual size_t serialize(const T& obj, unsigned char *out, size_t max) const = 0;
    virtual void deserialize(const unsigned char *in, size_t len, T& out) const = 0;
};

class StringSerializer : public Serializer<std::string>
{
public:

  size_t serializedSize(const std::string& obj) const {
    return obj.length();
  };

  size_t serialize(const std::string& obj, unsigned char *out, size_t max) const {
    if(max >= obj.length()){
      memcpy(out, obj.c_str(), obj.length());
      return obj.length();
    }
    throw std::runtime_error("overflow");
  }

  void deserialize(const unsigned char *in, size_t len, std::string& out) const {
    out = std::string((const char *)in, (const char *)(in+len));
  }
};

Как только вы уменьшили объекты до плоского массива unsigned chars, тогда ваш заданный алгоритм сравнения с постоянным временем будет работать просто отлично.

Вот действительно тупая версия вашего примера кода с использованием сериализатора выше.

template <class T, class S>
class Test
{
  std::unique_ptr<unsigned char[]> protectedData;
  size_t serSize;
public:
  Test(const T& obj) : protectedData() {
    S serializer;
    size_t size = serializer.serializedSize(obj);

    protectedData.reset(new unsigned char[size]);
    serSize = serializer.serialize(obj, protectedData.get(), size);

    // "Encrypt"
    for(size_t i=0; i< size; i++)
      protectedData.get()[i] ^= 0xa5;
  }

  size_t getEncryptedLen() const {
    return serSize;
  }
  const unsigned char *getEncryptedData() const {
    return protectedData.get();
  }

  const T getPlaintextData() const {
    S serializer;
    T target;

    //"Decrypt"
    for(size_t i=0; i< serSize; i++)
      protectedData.get()[i] ^= 0xa5;

    serializer.deserialize(protectedData.get(), serSize, target);
    return target;
  }
};

int main(int argc, char *argv[])
{
  std::string data = "test";
  Test<std::string, StringSerializer> tester(data);

  const unsigned char *ptr = tester.getEncryptedData();
  std::cout << "\"Encrypted\" bytes: ";
  for(size_t i=0; i<tester.getEncryptedLen(); i++)
    std::cout << std::setw(2) << std::hex << std::setfill('0') << (unsigned int)ptr[i] << " ";
  std::cout << std::endl;

  std::string recov = tester.getPlaintextData();

  std::cout << "Recovered: " << recov << std::endl;
}

Выход:

$ ./a.out
"Encrypted" bytes: d1 c0 d6 d1
Recovered: test

Редактировать: ответ на запрос универсального сериализатора для примитивных / плоских типов. Считайте это псевдокодом, потому что я печатаю его в браузере без тестирования. Я не уверен, что это правильный синтаксис шаблона.

template<class T>
class PrimitiveSerializer : public Serializer<T>
{
public:

  size_t serializedSize(const T& obj) const {
    return sizeof obj;
  };

  size_t serialize(const T& obj, unsigned char *out, size_t max) const {
    if(max >= sizeof obj){
      memcpy(out, &obj, sizeof obj);
      return sizeof obj;
    }
    throw std::runtime_error("overflow");
  }

  void deserialize(const unsigned char *in, size_t len, T& out) const {
    if(len < sizeof out) {
      throw std::runtime_error("underflow");
    }
    memcpy(&out, in, sizeof out);
  }
};

Answer 2

Мне интересно, какую ошибку выдает компилятор.

Тем не менее, попробуйте привести к const char* или же const void*,

Другой проблемой может быть приведение 64-разрядного указателя к 8-разрядному. byte, Попробуйте привести к int, long, или же longlong

Изменить: на основе вашего отзыва, еще одно небольшое изменение:

volatile auto thisData = (byte*)&getEncyptedData();
volatile auto otherData = (byte*)&other.getEncyptedData();

(обратите внимание на амперсанды). Это позволит предыдущим приведениям работать