C中用于密码学的快速伪随机数生成器

Fast pseudorandom number generator for cryptography in C

本文关键字：随机数生成器 用于 密码学      更新时间：2023-10-16

我使用以下代码生成用于加密目的的伪随机数序列，但后来我在某个地方读到它可能不太安全。有人能给我一个更好的生成器的C实现吗？主要目标是让这个方法快速。例如，我做了一些研究，发现了Blum-Blum-Shub方法，它会通过进行pow（N）计算来完全扼杀性能。

PS。请不要引用没有C/C++代码的维基百科文章。我正在寻找下面展示的C或C++代码示例。

#define ROL(v, shift) ((((v) >> ((sizeof(v) * 8) - (shift))) | ((v) << (shift))))
ULONGLONG uiPSN = doSeed();   //64-bit unsigned integer
for(int i = 0; i < sizeOfArray; i++)
{
    uiPSN = uiPSN * 214013L + 2531011L;
    uiPSN = ROL(uiPSN, 16);
    //Apply 'uiPSN'
}

ISAAC(http://www.burtleburtle.net/bob/rand/isaacafa.html)可能是最快的加密安全PRNG（现场代码）之一。另一种方法是在计数器模式下使用分组密码。像TwoFish这样的东西，速度相当快，可以免费获得，会很有效。

如果你不需要很多数字，所有现代操作系统都有适合加密使用的内置RNG，尽管它们通常不能产生很多数字，因为它们依赖于从输入时序等来源积累熵。类Unix系统（Linux、OSX）有/dev/random，Windows有CryptGenRandom。即使这些不适合你的需求，你也可能应该用它们来播种你最终使用的PRNG。

查看（或使用）OpenSSL库中的随机数生成器。

任何安全随机数生成器的难点都是种子。如果您使用的是Windows，请考虑使用rand_s（）。在Linux上，查看/dev/urand。

一些种子设定方法在重新启动后不久就变得不太随机。你可以制作一个带有随机字节的文件。使用文件和操作系统方法进行种子设定。定期使用随机数生成器来编写新文件。

不要"使用自己的"加密技术。请改用经过认证的库。

为了提高速度，可以尝试使用一个可以在GPU上运行的库，GPU的计算能力要高得多。

我推荐Mersenne Twister，我已经用了一次又一次了。

C代码在这里。

如果您使用C++11，那么Mersene-twister就是库本身的一部分。Mersenne Twister是目前最好的算法之一。

以下是我将如何在C++11中实现的函数。这很简单。mt19937是在C++11中的Mersenne Twister中构建的。

 std::vector<double> classname::mersennetwister(const int& My,const int& Mz,const int& Ny,const int& Nz)
{
int ysize = (My + 2*Ny + 1);
int zsize = (Mz + 2*Nz + 1);
int matsize = ysize*zsize;
unsigned seed = std::chrono::system_clock::now().time_since_epoch().count();
std::mt19937_64 generator (seed);
std::uniform_real_distribution<double> distribution(0,1);
std::vector<double> randarray = f.array1dgen(matsize,0);
for (int i=0;i<matsize;++i)
{
   randarray[i] = distribution(generator);
}
return(randarray);
}
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