让你的应用程序更加安全的随机数生成器

一、使用强密码学伪随机数生成器

在将随机数用于加密、认证或其他安全目的时，请使用密码学安全随机数生成器，而不是仅仅使用伪随机数生成器。密码学安全随机数生成器是基于密码学算法的，它们使用真正的随机数种子或非确定性随机数种子生成随机数，并具有高度预测不可能性。这也意味着，使用您自己的算法生成伪随机数可能不是一个好主意。相反，应该使用已经被更多人审查和验证的密码学伪随机数生成器。以下是在Python中使用密码学安全随机数生成器生成随机数的示例代码：

import secrets

# 生成16个字节的安全随机数
random_bytes = secrets.token_bytes(16)

二、使用足够的熵

为了让随机数更加安全，必须确保生成的随机数具有足够的熵。熵是指随机数中包含多少比特的随机化信息。通常，安全的随机数应该具有足够的熵，使攻击者无法从中找到模式或推测出下一个随机数。为了确保随机数具有足够的熵，请使用随机数生成器生成的随机数，而不是手动生成随机数。要生成足够的熵，可以考虑使用加密哈希函数和非确定性随机数种子来生成随机数。以下是在Python中使用非确定性随机数种子生成随机数的示例代码：

import secrets

# 读取系统的非确定性随机数种子
random_seed = secrets.token_bytes(16)

# 使用非确定性随机数种子生成16个字节的安全随机数
random_bytes = secrets.token_bytes(16, entropy=random_seed)

三、使用真正的随机数种子

生成随机数的第一步是使用真正的随机数种子。时钟时间或计算机计数器等发生器的种子之间的差异不足以提供足够的随机性。在数量上足够的情况下，可以使用真正的随机数生成器中仅作为种子。这可以是物理的随机数，例如射电活动或放射性衰变，也可以是人类相对不可预测的事件，例如鼠标，按键和位置数据。以下是在Python中使用真实随机数种子生成随机数的示例代码：

import os
import secrets

# 读取20个字节的真正的随机数种子
random_seed = os.urandom(20)

# 使用真正的随机数种子生成16个字节的安全随机数
random_bytes = secrets.token_bytes(16, entropy=random_seed)

四、不要重复使用随机数

重用随机数会导致模式成为可见，这使得攻击者能够仿造加密密钥或令牌。为每个用途生成独立的随机数，并在使用后立即丢弃。如果必须生成不同的随机数，则应为每个随机数使用不同的随机数种子。以下是在Python中为每个用途生成独立的随机数的示例代码：

import secrets

# 生成16个字节的安全随机数用于加密
encryption_key = secrets.token_bytes(16)

# 生成16个字节的安全随机数用于认证
auth_token = secrets.token_bytes(16)

五、使用双重随机数生成器

使用双重随机数生成器可以增加随机数的安全性。在双重随机数生成器中，核心伪随机数生成器由第二个密码学安全随机数生成器重新播种。这增加了一个特定数据点的预测困难程度，使攻击者更难对随机数进行推测。以下是在Python中使用双重随机数生成器生成随机数的示例代码：

import secrets

# 生成16个字节的安全随机数使用双重随机数生成器
random_bytes = secrets.token_bytes(16, algorithm="dual_ec_drbg")

总结

随机数是处理密码学，安全认证和令牌等安全数据最重要的组成部分。使用密码学安全随机数生成器，使用足够的熵并使用真正的随机数种子生成随机数是确保随机数安全的主要步骤。此外，不要重复使用随机数，并尝试使用双重随机数生成器来增强随机数的安全性。注意，本文仅提供了一些示例，而您应该相应地使用密码学安全随机数生成库和随机数生成器，以确保生成的随机数是安全的。