【译】PHP中的随机性——你觉得自己幸运吗？

邹强发布于2019-06-27 12:03 / 3315人阅读

摘要：本文分析了生成用于加密的随机数的相关问题。没有提供一种简单的机制来生成密码学上强壮的随机数，但是通过引入几个函数来解决了这个问题。呢缺省情况下，不提供强壮的随机数发生器。如果你想要使用可靠的随机数据源，如你在本文所见，建议尽快使用和

本文分析了生成用于加密的随机数的相关问题。 PHP 5没有提供一种简单的机制来生成密码学上强壮的随机数，但是PHP 7通过引入几个CSPRNG函数来解决了这个问题。

什么是CSPRNG

引用维基百科,一个密码学上安全的伪随机数发生器（Cryptographically Secure Pseudorandom Number Generator 缩写CSPRNG）是一个伪随机数生成器（PRNG）,其生成的伪随机数适用于密码学算法。

CSPRNG可能主要用于:

密钥生成（例如,生成复杂的密钥）

为新用户产生随机的密码

加密系统

获得高级别安全性的一个关键方面就是高品质的随机性

PHP7 中的CSPRNG

PHP 7引入了两个新函数可以用来实现CSPRNG： random_bytes 和 random_int。

random_bytes 函数返回一个字符串，接受一个int型入参代表返回结果的字节数。

例子：

$bytes = random_bytes("10");
var_dump(bin2hex($bytes));
//possible ouput: string(20) "7dfab0af960d359388e6"

random_int 函数返回一个指定范围内的int型数字。

例子：

var_dump(random_int(1, 100));
//possible output: 27

后台运行环境

以上函数的随机性不同的取决于环境：

在window上，CryptGenRandom()总是被使用。

在其他平台，arc4random_buf()如果可用会被使用（在BSD系列或者具有libbsd的系统上成立）

以上都不成立的话，一个linux系统调用getrandom(2)会被使用。

如果还不行，/dev/urandom 会被作为最后一个可使用的工具

如果以上都不行，系统会抛出错误

一个简单的测试

一个好的随机数生成系统保证合适的产生“质量”。为了检查这个质量, 通常要执行一连串的统计测试。不需要深入研究复杂的统计主题，比较一个已知的行为和数字生成器的结果可以帮助质量评价。

一个简单的测试是骰子游戏。假设掷1个骰子1次得到结果为6的概率是1/6，那么如果我同时掷3个骰子100次,得到的结果粗略如下：

0 个6 = 57.9 次

1 个6 = 34.7次

2 个6 = 6.9次

3 个6 = 0.5次

以下是是实现实现掷骰子1,000,000次的代码：

$times = 1000000;
$result = [];
for ($i=0; $i<$times; $i++){
    $dieRoll = array(6 => 0); //initializes just the six counting to zero
    $dieRoll[roll()] += 1; //first die
    $dieRoll[roll()] += 1; //second die
    $dieRoll[roll()] += 1; //third die
    $result[$dieRoll[6]] += 1; //counts the sixes
}
function roll(){
    return random_int(1,6);
}
var_dump($result);

用PHP7 的 random_int 和简单的 rand 函数可能得到如下结果

Sixes    expected    random_int
0        579000      579430
1        347000      346927
2        69000       68985
3        5000        4658

如果先看到rand 和 random_int 更好的比较我们可以应用一个公式把结果画在图上。公式是：(php结果-期待的结果)/期待结果的0.5次方。

结果图如下：

                  （接近0的值更好）

尽管3个6的结果表现不好，并且这个测试对实际应用来说太过简单我们仍可以看出 random_int 表现优于 rand.

进一步，我们的应用的安全级别由于不可预测性和随机数发生器的可重复行为而得到提升。

PHP5 呢

缺省情况下，PHP5 不提供强壮的随机数发生器。实际上，还是有选择的比如 openssl_random_pseudo_bytes(), mcrypt_create_iv() 或者直接使用fread()函数来使用 /dev/random 或 /dev/urandom 设备。也有一些包比如 RandomLib 或 libsodium.

如果你想要开始使用一个更好的随机数发生器并且同时准备好使用PHP7，你可以使用Paragon Initiative Enterprises random_compat 库。 random_compat 库允许你在 PHP 5.x project.使用 random_bytes() 和 random_int()

这个库可以通过Composer安装：

composer require paragonie/random_compat
require "vendor/autoload.php";
$string = random_bytes(32);
var_dump(bin2hex($string));
// string(64) "8757a27ce421b3b9363b7825104f8bc8cf27c4c3036573e5f0d4a91ad2aaec6f"
$int = random_int(0,255);
var_dump($int);
// int(81)

random_compat 库和PHP7使用不同的顺序:

fread() /dev/urandom if available

mcrypt_create_iv($bytes, MCRYPT_CREATE_IV)

COM("CAPICOM.Utilities.1")->GetRandom()

openssl_random_pseudo_bytes()

想知道为什么是这个顺序建议阅读 documentation.

这个库的一个简单应用用来产生密码：

$passwordChar = "0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";
$passwordLength = 8;
$max = strlen($passwordChar) - 1;
$password = "";
for ($i = 0; $i < $passwordLength; ++$i) {
    $password .= $passwordChar[random_int(0, $max)];
}
echo $password;
//possible output: 7rgG8GHu

总结

你总是应该使用一个密码学上安全的伪随机数生成器，random_compat 库提供了一种好的实现。

如果你想要使用可靠的随机数据源，如你在本文所见，建议尽快使用 random_int 和 random_bytes.

混合云 idc机房托管如果你觉得觉得自己 php自己能学会吗你理解中的云服务器ecs是什么

文章版权归作者所有，未经允许请勿转载,若此文章存在违规行为，您可以联系管理员删除。

转载请注明本文地址：https://www.ucloud.cn/yun/21393.html

【译】PHP中的随机性——你觉得自己幸运吗？

摘要：本文分析了生成用于加密的随机数的相关问题。没有提供一种简单的机制来生成密码学上强壮的随机数，但是通过引入几个函数来解决了这个问题。呢缺省情况下，不提供强壮的随机数发生器。如果你想要使用可靠的随机数据源，如你在本文所见，建议尽快使用和本文分析了生成用于加密的随机数的相关问题。 PHP 5没有提供一种简单的机制来生成密码学上强壮的随机数，但是PHP 7通过引入几个CSPRNG函数来解决了...

Eric 2019-06-21 16:27 评论0 收藏0
深度学习与神经科学相遇（三）[译]

摘要：例如，是一些神经元的特征，其中突触权重变化的符号取决于突触前后的较精确至毫秒量级相对定时。，是大脑自身调整其神经元之间的连接强度的生物过程。从他博士期间就开始研究至今，目前可以说深度学习占领着机器学习的半壁江山，而则是深度学习的核心。上次说到误差梯度的反向传播（Backpropagation），这次咱们从这继续。需要说明的是，原文太长，有的地方会有些冗长啰嗦，所以后面的我会选择性地进行翻译...

_ipo 2019-04-25 18:23 评论0 收藏0
[译] 深入理解 Promise 五部曲：2. 控制权转换问题

摘要：直到最近，我们仍然在用简单的回调函数来处理异步的问题。当我们只有一个异步任务的时候使用回调函数看起来还不会有什么问题。原文地址：http://blog.getify.com/promis... 厦门旅行归来，继续理解Promise 在上一篇深入理解Promise五部曲:1.异步问题中，我们揭示了JS的异步事件轮询并发模型并且解释了多任务是如何相互穿插使得它们看起来像是同时运行的。...

alanoddsoff 2019-08-21 12:23 评论0 收藏0
在OpenSUSE上编译安装sphinx扩展

摘要：准备工作要在中安装扩展，你必须先安装好，笔者使用的是中文分词，因此我安装的是。配置修改文件，将添加到扩展选项部分。错误解决在安装的过程中，遇到一个比较二的错误。总结在下，很多时候安装和搜索依赖库的目录是不一致的，应当仔细检查。准备工作要在PHP中安装sphinx扩展，你必须先安装好sphinx，笔者使用的是中文分词，因此我安装的是coreseek。如何安装coreseek请看：h...

xiongzenghui 2019-06-27 12:09 评论0 收藏0