暗无天日

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/dev/urandom和/dev/random的区别是什么

linux中提供了 /dev/urandom/dev/random 两个特殊设备来提供随机数。那么这两个文件有什么区别呢?

要回答这个问题,先需要了解熵这个概念。

linux是根据系统的熵池来产生随机数的。熵池就是系统当前的环境噪音,环境噪音的来源很多,键盘的输入、鼠标的移动、内存的使用、文件的使用量、进程数量等等。

当系统的熵不够大的时候,则系统产生的随机数随机效果就不是很好,也就是说更容易被人猜测出来。

如何查看系统中的熵

通过下面命令可以查看系统熵池的容量:

cat /proc/sys/kernel/random/poolsize

结果为:

4096

通过下面命令可以查看系统熵池中拥有的熵数:

cat /proc/sys/kernel/random/entropy_avail 

结果为:

3793

通过下面命令可以查看从熵池中读取熵的阀值,当 entropy_avail 中的值少于这个阀值,这读取 /dev/random 会被阻塞:

cat /proc/sys/kernel/random/read_wakeup_threshold

结果为:

64

如何快速生成熵

通过开启 haveged 服务可以快速产生熵。若 entropy_avail 的值小于1000,则建议安装 haveged,否则加密程序会阻塞直到系统有足够的熵后才继续运行。

pacman -S haveged --noconfirm
resolving dependencies...
looking for conflicting packages...

Packages (1) haveged-1.9.1-4

Total Download Size:   0.04 MiB
Total Installed Size:  0.14 MiB

:: Proceed with installation? [Y/n] 
:: Retrieving packages...
 haveged-1.9.1-4-x86_64     0.0   B  0.00B/s 00:00 [co  o  o  o  o  o  o  ]   0%
 haveged-1.9.1-4-x86_64     0.0   B  0.00B/s 00:00 [co  o  o  o  o  o  o  ]   0%
 haveged-1.9.1-4-x86_64     0.0   B  0.00B/s 00:00 [co  o  o  o  o  o  o  ]   0%
 haveged-1.9.1-4-x86_64     0.0   B  0.00B/s 00:00 [co  o  o  o  o  o  o  ]   0%
 haveged-1.9.1-4-x86_64     0.0   B  0.00B/s 00:00 [co  o  o  o  o  o  o  ]   0%
 haveged-1.9.1-4-x86_64     0.0   B  0.00B/s 00:00 [co  o  o  o  o  o  o  ]   0%
 haveged-1.9.1-4-x86_64     0.0   B  0.00B/s 00:00 [co  o  o  o  o  o  o  ]   0%
 haveged-1.9.1-4-x86_64     0.0   B  0.00B/s 00:00 [co  o  o  o  o  o  o  ]   0%
 haveged-1.9.1-4-x86_64     0.0   B  0.00B/s 00:00 [co  o  o  o  o  o  o  ]   0%
 haveged-1.9.1-4-x86_64     0.0   B  0.00B/s 00:00 [co  o  o  o  o  o  o  ]   0%
 haveged-1.9.1-4-x86_64     0.0   B  0.00B/s 00:00 [co  o  o  o  o  o  o  ]   0%
 haveged-1.9.1-4-x86_64     0.0   B  0.00B/s 00:00 [co  o  o  o  o  o  o  ]   0%
 haveged-1.9.1-4-x86_64     0.0   B  0.00B/s 00:00 [co  o  o  o  o  o  o  ]   0%
 haveged-1.9.1-4-x86_64    41.2 KiB   412K/s 00:00 [----------------------] 100%
(0/1) checking keys in keyring                     [co  o  o  o  o  o  o  ]   0%
(1/1) checking keys in keyring                     [----------------------] 100%
(0/1) checking package integrity                   [co  o  o  o  o  o  o  ]   0%
(1/1) checking package integrity                   [----------------------] 100%
(0/1) loading package files                        [co  o  o  o  o  o  o  ]   0%
(1/1) loading package files                        [----------------------] 100%
(0/1) checking for file conflicts                  [co  o  o  o  o  o  o  ]   0%
(1/1) checking for file conflicts                  [----------------------] 100%
(0/1) checking available disk space                [co  o  o  o  o  o  o  ]   0%
(1/1) checking available disk space                [----------------------] 100%
:: Processing package changes...
(1/1) installing haveged                           [co  o  o  o  o  o  o  ]   0%
(1/1) installing haveged                           [----------------------] 100%
:: Running post-transaction hooks...
(1/1) Arming ConditionNeedsUpdate...

然后开启 haveged 服务

systemctl enable haveged
systemctl start haveged

/dev/random 与 /dev/urandom 的区别

/dev/random 是真随机数生成器,它会消耗熵值来产生随机数,同时在熵耗尽的情况下会阻塞,直到有新的熵生成.

注:网上有关于random具有更好的随机性的说法,这一点存在疑问,请阅读How To Safely Generate A Random NumberMyths about /dev/urandom 这两篇文章。

/dev/urandom 是伪随机数生成器,它根据一个初始的随机种子(这个种子来源就是熵池中的熵)来产生一系列的伪随机数,而并不会在熵耗尽的情况下阻塞。

但是 若在系统启动阶段使用 /dev/urandom 则可能存在熵池中还不存在任何熵的情况,这时用 /dev/urandom 产生的随机数是可预测的!

结合这者的特点,可以看出,除非要在启动启动阶段产生随机数,否则绝大多数情况下还是使用 /dev/urandom 来产生随机数,这样才不会引起程序莫名的挂起。