不安全的Random

jdk自带的Random生成随机数放在生产环境是不安全的,存在暴力破解的风险,并且虽然其实线程安全的,但可能发生线程竞争降低效率。

随机类是否线程安全特点
Random如果两个(多个)不同的Random实例,使用相同的seed,按照相同的顺序调用相同方法,那么它们得到的数字序列也是相同的。这看起来不太随机。 这种设计策略,既有优点也有缺点,优点是“相同seed”生成的序列是一致的,使过
ThreadLocalRandom如果多个线程初始ThreadLocalRandom的时间完全一致,在调用方法和过程相同的情况下,产生的随机序列也是相同的;在一定程度上“-Djava.util.secureRandom=true”可以规避此问题
SecureRandom继承自Random,该类提供加密强随机数生成器(RNG),加密强随机数最低限度符合FIPS 140-2“加密模块的安全要求”。此外,SecureRandom必须产生非确定性输出。因此,传递给SecureRandom对象的任何种子材料必须是不可预测的,并且所有SecureRandom输出序列必须具有加密强度。
SplittableRandom适用于Fork/join形式的跨线程操作中,具有相同seed的不同SplittableRandom实例或者同一个SplittableRandom,多次运行结果是一致的。这和Random是一致的
在 Python 中,`random` 模块提供了生成随机数的功能。然而,当涉及到安全相关的场景(如密码学、会话管理等),普通的 `random` 模块可能安全,因此需要使用更安全的随机数生成方法。 Python 提供了 `secrets` 模块,专门用于生成安全性更高的随机数。以下是关于如何使用 `secrets` 模块生成安全随机数的详细说明和代码示例。 --- ### 1. 生成安全随机整数 ```python import secrets # 生成一个范围内的安全随机整数 secure_random_int = secrets.randbelow(100) # 生成 [0, 100) 范围内的随机整数 print(f"Secure random integer: {secure_random_int}") ``` **解释**: `secrets.randbelow(n)` 函数生成一个范围在 `[0, n)` 内的安全随机整数。与 `random.randint` 同,`secrets.randbelow` 更适合用于安全敏感的场景。 --- ### 2. 生成安全随机比特串 ```python import secrets # 生成一个指定长度的随机比特串 secure_random_bits = secrets.randbits(16) # 生成 16 位的随机整数 print(f"Secure random bits (16-bit integer): {secure_random_bits}") ``` **解释**: `secrets.randbits(k)` 函数生成一个 k 位长的随机整数。例如,`secrets.randbits(16)` 会生成一个介于 0 和 65535 之间的随机整数。 --- ### 3. 从序列中选择安全随机元素 ```python import secrets # 从列表中选择一个安全随机元素 choices = ['a', 'b', 'c', 'd'] secure_choice = secrets.choice(choices) print(f"Secure random choice: {secure_choice}") ``` **解释**: `secrets.choice(seq)` 函数从给定的序列中选择一个元素。与 `random.choice` 同,`secrets.choice` 使用了更安全的随机数生成器。 --- ### 4. 生成安全随机令牌 ```python import secrets # 生成一个 URL 安全的随机令牌 secure_token_urlsafe = secrets.token_urlsafe(16) # 生成一个 16 字节的 URL 安全令牌 print(f"Secure URL-safe token: {secure_token_urlsafe}") # 生成一个十六进制格式的随机令牌 secure_token_hex = secrets.token_hex(16) # 生成一个 16 字节的十六进制令牌 print(f"Secure hexadecimal token: {secure_token_hex}") # 生成一个字节格式的随机令牌 secure_token_bytes = secrets.token_bytes(16) # 生成一个 16 字节的字节令牌 print(f"Secure byte token: {secure_token_bytes}") ``` **解释**: - `secrets.token_urlsafe(nbytes)` 返回一个 URL 安全的字符串,适合用作临时令牌。 - `secrets.token_hex(nbytes)` 返回一个十六进制格式的字符串,适合用于加密密钥或哈希值。 - `secrets.token_bytes(nbytes)` 返回一个字节对象,适合直接用于二进制数据处理。 --- ### 5. 比较普通随机数和安全随机数 ```python import random import secrets # 普通随机数 normal_random_int = random.randint(0, 99) print(f"Normal random integer: {normal_random_int}") # 安全随机数 secure_random_int = secrets.randbelow(100) print(f"Secure random integer: {secure_random_int}") ``` **解释**: - `random.randint(a, b)` 是基于伪随机数生成器的,容易被预测,适合用于安全场景。 - `secrets.randbelow(n)` 使用操作系统提供的随机源,更难被预测,适用于安全场景。 --- ### 总结 上述代码展示了如何使用 Python 的 `secrets` 模块生成安全随机数。相比于 `random` 模块,`secrets` 模块更适合用于密码学、会话管理等安全敏感的应用场景。 ---
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