如何在各种编程语言中生成安全的随机数?

2016-06-07 +8 609438人围观 ,发现 13 个不明物体 系统安全网络安全

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生成安全的随机数据指什么?为什么要生成安全的随机数据?之前一些文献中这并没有很好得说明如何生成“安全”的随机数。所以,这里将介绍如何在下面的编程语言中安全地生成随机数。

    C/C++

    Java

    .NET

    Node.js

    PHP

    Python

    Ruby

需要包含的一般条件

这篇文章的所有方案都必须只从内核的CSPRNG(Cryptographically Secure Pseudo-Random Number Generator,密码安全的伪随机数生成器)中读取,并且失败后立即关闭。用户空间的RNG以及回退到不安全的RNG都是不允许的。所以,根据平台的不同,使用下面的熵源:

    Windows:

        RtlGenRandom

    Linux:

        getrandom (如何可用的话)

            它的方法是正确的,在播种之前会阻塞,之后不再播种。

        /dev/urandom (老的Linux内核)

            对于在Linux启动时运行的软件,查询/dev/random,直到它可用。这意味着那时/dev/urandom已经播种了,你可以安全地从/dev/urandom中读取内容了,可以用到你的密码中。不要从/dev/random中读取。

    OpenBSD:

        getentropy()

        arc4random_buf() 使用ChaCha20加密算法 (不是RC4)

    其它类Unix系统 (包括OS X):

        /dev/urandom

这里不考虑依赖于haveged,egd等程序的解决方案。

C/C++中的密码安全随机

最简单和安全的方法是,把libsodium库添加到工程的依赖库中,使用randombytes_buf()函数。

这里查看libsodium是怎样实现这些函数的。PHP团队在其内部的random_bytes函数实现中采用了与此类似的方法。

#include "sodium.h"

int foo() {

    char myString[32];

    int myInt;

    

    randombytes_buf(myString, 32);

    /* myString will be a string of 32 random bytes */

    myInt = randombytes_uniform(10);

    /* myInt will be a random number between 0 and 9 */

}

如果可以的话就使用libsodium,下面的其它语言也是如此。

Java中的密码安全随机

除了使用libsodium(推荐),也可以直接使用Java的SecureRandom类:

SecureRandom csprng = new SecureRandom();

byte[] randomBytes = new byte[32];

csprng.nextBytes(randombytes);

注意:不要在Linux上使用SecureRandom.getInstanceStrong(),不要被名称误导,它等同于读取/dev/random,这个是不安全的。Java8中new SecureRandom()默认读取/dev/urandom,这才是你需要的。

.NET(C#)中的密码安全随机

普遍采用的方案是使用System.Security.Cryptography.RNGCryptoServiceProvider,比如:

RandomNumberGenerator csprng = new RNGCryptoServiceProvider();

byte[] rawByteArray = new byte[32];

csprng.getBytes(rawByteArray);

如果你需要生成密码上安全的整数,查看Inferno(一个Stan Drapkin写的.NET密码库)中的CryptoRandom类的实现方法。

Node.js中的密码安全随机

不要使用crypto.randomBytes()

 在openssl抹掉crypto.randomBytes之前,你最好的选择是使用node-sodium(来替代这个函数) 

var csprng = require("sodium").Random;

var bytes = csprng.randombytes_buf(32);

PHP中的密码安全随机

如果你运行的是PHP 7,有一个内置的函数:

$string = random_bytes(32);

$integer = random_int(0, PHP_INT_MAX);

如何你用的还是PHP 5, 获取random_compat,然后同PHP 7一样使用相同的API。

composer require paragonie/random_compat:^2

请使用版本2。版本1会回退到OpenSSL,如果没有其它可用的熵源,它会导致安全问题。然而,一些人为了兼容性,会明确地使用版本1。

如果你在写一个供别人在他们的工程中使用的PHP 5库,将你的composer.json条件字符串设置为^1|^2。相反,如果你在写一个应用程序,将条件字符串设置为^2。

Python中的密码安全随机

如果你没有使用libsodium:

如果你需要随机字节,使用os.urandom().

如果你需要其它格式的随机数据,你需要使用random.SystemRandom(),而不是random。

import sys

import random

# Random bytes

bytes = os.urandom(32)

csprng = random.SystemRandom()

# Random (probably large) integer

int = csprng.randint(0, sys.maxint)

Ruby中的密码安全随机

不要使用Ruby的SecureRandom!

与名称无关,它不是最好的CSPRNG。幸运的是,Tony Arcieri(密码专家,Cryptosphere 的设计者,全面的密码应用工程师)给Ruby community提供了一个安全的选择,将libsodium的sysrandom接口移植到了Ruby gem中。

建议:使用Sysrandom代理SecureRandom。

安装sysrandom:

gem install sysrandom

Sysrandom与SecureRandom API兼容。可以通过打补丁来代替SecureRandom。

*本文译者:felix,翻译自:https://paragonie.com/blog/2016/05/how-generate-secure-random-numbers-in-various-programming-languages,转载须注明来自FreeBuf黑客与极客(FreeBuf.COM)

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  • 我用这个灯做种子的,用摄像头对准这个灯,每5秒钟拍一张,取ISO值。哈哈,看你还能不能猜出来。
    )13( 亮了
  • 常运 (6级) c4td0g, 信安从业者,信安爱好者。(各位爷,轻点喷),... 回复
    PHP是世界上最好的语言!
    Python是国内最好的语言!
    :mrgreen:
    )11( 亮了
  • 若可以联网的话取random.org的api可以么
    )9( 亮了
  • 呵呵了 回复
    PHP是世界上最好的语言!
    )8( 亮了
  • JuncoJet 回复
    /dev/random
    )7( 亮了
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