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java - java.util.Random 和 java.security.SecureRandom 之间的区别

coder 2023-04-26 原文

我的团队收到了一些生成随机 token 的服务器端代码(Java 中)，我对此有疑问 -

这些 token 的用途相当敏感 - 用于 session ID、密码重置链接等。因此它们确实需要加密随机以避免有人猜测它们或暴力破解它们是可行的。 token 是“长”的，所以它是 64 位长。

代码当前使用 java.util.Random 类来生成这些标记。 documentation对于 java.util.Random 明确指出以下内容:

Instances of java.util.Random are not cryptographically secure. Consider instead using SecureRandom to get a cryptographically secure pseudo-random number generator for use by security-sensitive applications.

但是，代码当前使用 java.util.Random 的方式是这样的 - 它实例化 java.security.SecureRandom 类，然后使用 SecureRandom.nextLong() 方法获取用于实例化 java.util.Random 类的种子。然后它使用 java.util.Random.nextLong() 方法生成 token 。

所以我现在的问题 - 考虑到 java.util.Random 正在使用 java.security.SecureRandom 播种，它仍然不安全吗？我是否需要修改代码以便它专门使用 java.security.SecureRandom 来生成 token ？

目前代码种子是 Random 在启动时一次

最佳答案

标准的 Oracle JDK 7 实现使用所谓的线性同余生成器在 java.util.Random 中生成随机值。

取自 java.util.Random 源代码 (JDK 7u2)，来自对方法 protected int next(int bits) 的注释，该方法是生成随机值:

This is a linear congruential pseudorandom number generator, as defined by D. H. Lehmer and described by Donald E. Knuth in The Art of Computer Programming, Volume 3: Seminumerical Algorithms, section 3.2.1.

线性同余生成器的可预测性

Hugo Krawczyk 写了一篇关于如何预测这些 LCG 的非常好的论文(“如何预测同余生成器”)。如果您幸运且感兴趣，您仍然可以在网络上找到它的免费、可下载版本。还有大量研究清楚地表明，您应该永远不要将 LCG 用于安全关键目的。这也意味着您的随机数现在是可预测的，这是您不希望 session ID 等的东西。

如何破坏线性同余生成器

攻击者必须等待 LCG 在一个完整周期后重复的假设是错误的。即使使用最佳循环(其递推关系中的模数 m)，也很容易在比完整循环更短的时间内预测 future 值。毕竟，这只是一堆需要求解的模方程，只要你观察到足够多的 LCG 输出值，就变得容易了。

“更好”的种子不会提高安全性。如果您使用 SecureRandom 生成的随机值作为种子，或者甚至通过掷骰子数次来产生该值，这根本无关紧要。

攻击者将简单地根据观察到的输出值计算种子。在 java.util.Random 的情况下，这比 2^48 花费的时间明显少。不信的人可以试试这个experiment ，其中表明您可以预测 future 的 Random 输出，在大约 2^16 的时间内仅观察两个(!)输出值。现在，在现代计算机上预测随机数的输出甚至不需要一秒钟。

结论

替换您当前的代码。仅使用 SecureRandom。那么至少你会有一点保证，结果是很难预测的。如果您想要加密安全 PRNG 的属性(在您的情况下，这就是您想要的)，那么您只需要使用 SecureRandom。聪明地改变它应该使用的方式几乎总是会导致一些不太安全的东西......

关于java - java.util.Random 和 java.security.SecureRandom 之间的区别，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/11051205/

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