【 开发知识点 一 】 随机数生成器 /dev/urandom 和 /dev/random
文章目录
- 一、随机数生成器 是什么 ？
- 二、为什么 需要 随机数生成器 ？
- 三、随机数生成器 基本原理
- 四、随机数生成器 三个输出接口
- 五、随机生成器 应用
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- 1、简单应用
- 2、项目应用
一、随机数生成器 是什么 ？
/dev/random 和 /dev/urandom 是 Linux 上的字符设备文件，它们是随机数生成器，为系统提供随机数。
二、为什么 需要 随机数生成器 ？
随机数在计算中很重要。 TCP/IP 序列号、密码和 DNS 源端口号都依赖于随机数。
在密码学中，随机性无处不在，从密钥的生成到加密系统，甚至密码系统受到攻击的方式。没有随机性，所有加密操作都是可预测的，因此不安全。
三、随机数生成器 基本原理
为了尽可能的做到随机，随机数生成器会收集系统环境中各种数据，比如：鼠标的移动，键盘的输入, 终端的连接以及断开，音视频的播放，系统中断，内存 CPU 的使用等等。
生成器把收集到的各种环境数据放入一个池子 ( 熵池 ) 中，然后将这些数据进行去偏移等，主要目的也是使得数据更加无序，更加难以猜测或者预料得到
有了大量的环境数据之后，每次获取随机数时，从池子中读取指定的字节序列，这些字节序列就是生成器生成的随机数
- 收集器
收集器收集系统中的环境噪音，比如：鼠标、键盘、中断事件、内存、CPU等，收集之后进行批量偏移等操作，之后进入主熵池中
- 主熵池
主熵池接收收集器传递过来的环境数据，大小为 512字节( 4098二进制位) , 它为 次熵池（random 熵池） 和 urandom 熵池提供随机数
在 Linux上，可以通过下面的命令查看当前系统主熵池大小, 单位是 二进制位的数量
cat /proc/sys/kernel/random/poolsize
- 次熵池
/dev/random 设备关连的，大小为128字节，它是阻塞的
- urandom 熵池
和 /dev/urandom 设备关连的，大小为128字节，它是非阻塞的
- 计数器
主熵池 、次熵池 以及 urandom 熵池各自都有一个计数器，用一个整数值来记录，表示当前熵池中可用随机数的数量，这是一个预估的值，它是生成器根据熵池中的环境数据估算出来的
当熵池中有新的随机数加入时，对应熵池的计数器计数会增加，当熵池中随机数被取出时，熵池计数器计数减少