我在Ocaml写了一个密码管理器。为了使其尽可能安全，我想在内存中存储一个字符串（加密密钥），以便它可以被覆盖。 由于Ocaml通过值，并且有一个垃圾收集器，这已经证明是困难的。我加密所有缓冲区和变量，但我仍然需要存储“会话密钥”才能执行此操作。为了防止这种情况被自动密钥搜索程序检测到或进入交换，它是使用随机增量从缓冲区中的一堆随机数据组合而成。实际上，我需要的只是一个变量，可以在组合密钥传递到Nocrypto库之前几秒钟被覆盖...参考是否适用于此？
根据这个cornell "Refs and Arrays" page，refs是可变的，并且与C中的指针类似地工作。话虽如此，我还发现了一个堆栈溢出答案，讨论Ocaml refs，其中答案提到“它们表现得像指向新分配的内存“。这是否意味着每一次，它只是在内存中分配一个新东西，而不是实际改变内存中的东西？如果是这样，你就无法“覆盖”裁判。
我遇到的其他可能的解决方案是Bigarrays和“自定义块”。我不完全确定“自定义块”是否实际上是在垃圾收集范围之外分配的。他们似乎习惯于访问外部C代码。他们被垃圾收集器复制了吗？它们会被“覆盖”吗？在内存中也存在“不透明字节”和不透明对象的概念。我很难绕过这一切如何融合在一起。关于堆栈溢出的内存中自定义块的一个有用但令人困惑的（对我而言）在这里：Are custom blocks ever copied in memory?答案说它们可以被移动。即便如此，他们会被覆盖吗？
最后一个可能的解决方案是使用像Nocrypto库这样的Cstruct来存储它。他们在这个github问题中讨论它：Secret material erasure提问者声明：
“当然，大多数关键材料是Cstruct.t，它是一个Bigarray.Array1.t，它在GC堆之外分配”
这是否正确？如果是这样，我似乎无法找到实际执行此操作的源文件。我对Ocaml和一般的函数式编程都很陌生。如果你很好奇，我的程序位于github：ocaml-pass
答案 0 :(得分：14)
您不得在OCaml堆中存储任何秘密信息。因此，您必须永远不要将您的秘密复制到任何OCaml堆分配的值中，因此，既不使用字节，也不使用字符串或数组，甚至是临时的。
OCaml值统一表示为标记机器字。单词的最低有效位用作标记，用于区分指针（tag = 0）和立即值（tag = 1）。因此，值始终是固定大小，并且是指针或立即数。
立即值将其数据存储在字的最重要部分，即32位系统中的31位，以及64位系统中的63位。指针将数据存储在块中，这些块位于所谓的 OCaml堆中。 OCaml堆是由垃圾收集器（GC）管理的一组块。块是以标题为前缀的数据块。标头指定GC使用的数据大小和一些其他元信息。块可以包含OCaml值（指针或立即值）或不透明数据。
总结一下。所有OCaml值都表示为机器字，可以直接在数据中存储数据，也可以是指向堆分配块的指针。每个指针指向一个且仅指向一个块。几个指针可能指向同一个块。这些值被认为是物理上相等的。任何指针都没有指向某些块。这些块被称为死亡，并由GC回收。
GC通过分配，移动和取消分配块来管理块。 GC本身使用一个竞技场，它可以从C内存分配器（malloc）获得，也可以通过memmap syscall直接从内核获取（取决于特定的系统和运行时）。
GC是分代的，这意味着值首先在名为 minor heap 的堆的特殊区域中分配。次要堆是固定大小的连续内存区域，在运行时用三个指针表示：指针beg到次要堆的开头，指针end到次要堆的末尾，指针cur到次要堆的空闲区域的开头。分配块时，cur会增加块的大小。然后用数据初始化块。当次要堆中没有更多可用空间时（即，end - cur小于所需的块大小），则触发次要GC循环。 GC分析存储在Minor Heap中的所有块，并复制至少一个指向 Major Heap 的指针引用的所有块。之后，cur指针设置为beg。
在Major Heap中，在一个名为 compaction 的过程中，也可能会多次复制一个块。压实器可能会尝试重新排列其竞技场中的块，以实现更紧凑的堆表示。
由于OCaml GC是移动GC，它可以任意复制堆分配的数据。虽然它被称为移动，但实际上它仍然只是复制。即，当一个块从次要堆移动到主堆时，它实际上只是位复制，因此是重复的。次要堆中的块模型可以存在任意时间量，直到被一些新分配的值覆盖。在压缩过程中移动对象时，也会复制该对象，并且在此过程中可能会或可能不会覆盖该对象。当然，不言而喻，一旦一个块死了，它仍然可以在堆中存活一段任意时间，直到GC重用。
这一切都意味着，如果一个秘密在OCaml堆中结束，它将会疯狂，因为GC可以以任意且相当不可预测的方式多次复制它。因此，我们只能以立即值或不受GC控制的区域存储秘密。如前所述，作为指针的所有OCaml值始终指向OCaml堆中的块。块可以直接包含数据，也可以包含指针本身，它将指向内存堆外部。所谓的自定义块，可能会也可能不会将它们的信息存储在OCaml堆中，它会依赖于每个自定义块的特定表示。例如，Bigarray库提供自定义块，用于将其有效负载存储在OCaml堆之外。因此，Bigarray是一个自定义块，它有两个字段：指针和大小。它是一个不透明的块，即GC永远不会将这两个值视为OCaml值，并且永远不会跟随大小和指针。指针指向的数据位于OCaml堆之外，由malloc或memmap分配（实际上，它可以是任意整数，甚至指向堆栈或静态数据） ，它并不重要，只要我们将bigarray视为ptr,len对。
这一切都使Bigarrays成为存储秘密的理想选择。我们可以肯定的是，它们不会被GC移动，我们可以覆盖它们以防止信息在被释放后泄漏。
我们应该小心，不要让秘密从我们安全的地方复制到OCaml堆中。这意味着，即使我们的主存储器是安全的大型存储器，如果我们将其内容复制到OCaml字符串，信息仍将泄漏。因此，如果我们首先将信息读入OCaml字符串，然后将其复制到bigarray中，则信息仍会泄漏。因此，任何使用OCaml堆分配值的接口都是不安全的，不应使用。例如，我们不能使用OCaml通道来读取或写入秘密（我们应该依赖于Unix模块提供的内存映射或无缓冲IO）。而且，每当您从Bigarray获得string数据类型时，您都会复制您的数据，包含所有后果。
答案 1 :(得分：0)
我会使用类型bytes的值，本质上是一个可变的字节数组：
# let buffer = Bytes.make 16 'x';;
val buffer : bytes = "xxxxxxxxxxxxxxxx"
# Bytes.set buffer 0 'T';;
- : unit = ()
# buffer;;
- : bytes = "Txxxxxxxxxxxxxxx"
# Bytes.fill buffer 0 16 ' ';;
- : unit = ()
# buffer;;
- : bytes = " "
完成后，您可以使用Bytes.fill覆盖。