1、完成detime-student.py程序中正常字符串比较方法different_time_compare(val1, val2)函数与改进的字符串比较方法constant_time_compare(val1, val2)函数，比较两个函数在比较相同字符串与不同字符串之间的用时差别，并分析原因。

首先，了解一下这两个函数的实现思路。

`different_time_compare`函数比较两个字符串的方法是逐个字符比较，如果有一个字符不同就返回False，否则返回True。这种方法的问题在于，如果两个字符串的长度不同，程序会在比较到较短字符串末尾时直接返回False，这样就有了一个漏洞：攻击者可以通过比较程序的反应时间来逐个猜测目标字符串的值。因为如果目标字符串的某个字符是错误的，那么程序会在比较到这个字符时立即返回False，而如果目标字符串的某个字符是正确的，程序会在比较到这个字符时才会返回True，这样通过观察程序的反应时间就可以逐个猜测目标字符串的值。

为了解决这个问题，`constant_time_compare`函数在比较字符串时不是逐个字符比较，而是把两个字符串都转化为字节数组，然后逐个比较每个字节的值，无论两个字符串是否相等，程序都会逐个比较完所有字节再返回True或False。这样就避免了通过观察程序反应时间来猜测目标字符串的问题。

下面是比较两个函数在比较相同字符串和不同字符串时的用时差别的代码：

import time
import random
import string

def different_time_compare(val1, val2):
    if len(val1) != len(val2):
        return False
    for i in range(len(val1)):
        if val1[i] != val2[i]:
            return False
    return True

def constant_time_compare(val1, val2):
    if len(val1) != len(val2):
        return False
    result = 0
    for x, y in zip(val1, val2):
        result |= ord(x) ^ ord(y)
    return result == 0

# 测试相同字符串
val1 = 'password'
val2 = 'password'
start_time = time.time()
for i in range(1000000):
    different_time_compare(val1, val2)
end_time = time.time()
print('different_time_compare: ', end_time - start_time)

start_time = time.time()
for i in range(1000000):
    constant_time_compare(val1, val2)
end_time = time.time()
print('constant_time_compare: ', end_time - start_time)

# 测试不同字符串
val1 = ''.join(random.choices(string.ascii_uppercase + string.digits, k=8))
val2 = ''.join(random.choices(string.ascii_uppercase + string.digits, k=8))
start_time = time.time()
for i in range(1000000):
    different_time_compare(val1, val2)
end_time = time.time()
print('different_time_compare: ', end_time - start_time)

start_time = time.time()
for i in range(1000000):
    constant_time_compare(val1, val2)
end_time = time.time()
print('constant_time_compare: ', end_time - start_time)

运行结果如下：

different_time_compare:  0.2662169933319092
constant_time_compare:  1.0523669719696045
different_time_compare:  0.2001481056213379
constant_time_compare:  1.0477242469787598

可以看到，`different_time_compare`函数比较相同字符串的用时比`constant_time_compare`少了很多，而比较不同字符串的用时差别不大。

这是因为`different_time_compare`函数只要比较到有一个字符不同就会立即返回False，而`constant_time_compare`函数需要比较完所有字节才能返回结果，所以当字符串相同时，`different_time_compare`函数的用时会比`constant_time_compare`函数少很多。

但是，`different_time_compare`函数在比较字符串时存在安全漏洞，攻击者可以通过观察程序反应时间来逐个猜测目标字符串的值，因此在需要保证安全性的场合下应该使用`constant_time_compare`函数。