《PHP8上級試験対策》=== と hash_equals() の比較挙動とタイミング攻撃の関係

2025年9月10日

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はじめに

PHP8 上級試験の勉強をしている中で、文字列比較に関する挙動を確認するコードに出会いました。
一見すると同じ「比較」ですが、=== と hash_equals() では処理時間の差が大きく、セキュリティ面でも意味が異なります。この記事では実際のコードと計測結果を通して、その違いを整理してみます。

キーワード： === / hash_equals / タイミング攻撃 / 定時間比較

実験コード

まずは 65,535 文字の文字列を用意し、先頭1文字だけ異なるケースで比較を行いました。

<?php
declare(strict_types=1);
error_reporting(-1);

$known_string = $user_string = str_repeat('a', 65535);
$user_string[0] = 'b';

$t = hrtime(true);
$res1 = ($known_string === $user_string);
$t_end = hrtime(true);
echo "=== 1st: ", $t_end - $t, " ns\n";

$t = hrtime(true);
$res2 = hash_equals($known_string, $user_string);
$t_end = hrtime(true);
echo "hash_equals: ", $t_end - $t, " ns\n";

実行結果

私の環境では以下のような結果が得られました。

=== 1st: 1333 ns
=== 2nd: 125 ns
hash_equals 1st: 59334 ns
hash_equals 2nd: 55417 ns

===：100ns〜1µs 程度で終了（非常に高速）
hash_equals()：毎回 50µs 以上（桁違いに遅いが安定）

なぜこうなるのか？

`===` の特徴

内部的には memcmp のような実装で、最初に不一致を見つけた時点で終了。
→ 先頭が違えば即終了、末尾や完全一致なら全バイトを走査するため遅くなる。

`hash_equals()` の特徴

「全バイトを必ず走査し、最後にまとめて結果を返す」仕組み。
どこで違っても処理時間は同じ（定時間比較）。
タイミング攻撃への耐性を持つ。

補足：タイミング攻撃とは？

ここで登場するキーワードが 「タイミング攻撃（Timing Attack）」 です。

概　要

処理時間の違いを手掛かりにして、秘密情報（パスワードやトークン）を推測する攻撃手法。

サンプルコード

function checkPassword($input, $real) {
    for ($i = 0; $i < strlen($real); $i++) {
        if ($input[$i] !== $real[$i]) {
            return false; // 不一致が出たら即終了
        }
    }
    return true;
}

この場合