揭秘 crypto-js 随机数生成：从 Math.random() 到 crypto.getRandomValues-优快云博客

揭秘 crypto-js 随机数生成：从 Math.random() 到 crypto.getRandomValues

【免费下载链接】crypto-js 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/cry/crypto-js

你还在使用 Math.random() 生成加密密钥吗？这可能让你的数据暴露在风险之中！本文将深入解析 crypto-js 如何实现安全的随机数生成，从浏览器兼容性处理到密码学级别的随机数算法，读完你将掌握：

为什么 Math.random() 不适合加密场景
crypto-js 的随机数生成核心实现
跨环境的安全随机数获取策略
如何正确使用 WordArray.random() 生成密钥

随机数安全的致命陷阱：Math.random() 的缺陷

在 JavaScript 中，Math.random() 是最常用的随机数生成方法，但它完全不适合加密场景。这个函数生成的是"伪随机数"，其序列可预测——只要知道初始种子，就能推算出后续所有数值。在安全领域，这相当于用玻璃门锁保护金库。

crypto-js 项目在设计之初就明确拒绝使用 Math.random()。通过搜索整个代码库发现，在 src/core.js 和其他核心模块中没有任何 Math.random() 的调用，这确保了加密操作不会受到弱随机数的影响。

crypto-js 的安全随机数架构

crypto-js 通过 WordArray.random(nBytes) 方法提供安全随机数，其实现位于 src/core.js 的 352-360 行。这个方法构建在 cryptoSecureRandomInt() 函数之上，形成了一套完整的随机数生成体系：

// [src/core.js](https://link.gitcode.com/i/85e24f87d6121fa7b90fead5f422595e) 第 352-360 行
random: function (nBytes) {
    var words = [];
    for (var i = 0; i < nBytes; i += 4) {
        words.push(cryptoSecureRandomInt());
    }
    return new WordArray.init(words, nBytes);
}

核心函数：cryptoSecureRandomInt()

这个关键函数实现了跨环境的安全随机数获取逻辑，位于 src/core.js 第 47-65 行：

// [src/core.js](https://link.gitcode.com/i/85e24f87d6121fa7b90fead5f422595e) 第 47-65 行
var cryptoSecureRandomInt = function () {
    if (crypto) {
        // 浏览器环境使用 getRandomValues
        if (typeof crypto.getRandomValues === 'function') {
            try {
                return crypto.getRandomValues(new Uint32Array(1))[0];
            } catch (err) {}
        }
        // Node.js 环境使用 randomBytes
        if (typeof crypto.randomBytes === 'function') {
            try {
                return crypto.randomBytes(4).readInt32LE();
            } catch (err) {}
        }
    }
    throw new Error('Native crypto module could not be used to get secure random number.');
};

多环境适配：从浏览器到 Node.js

crypto-js 精心设计了跨环境的随机数获取策略，确保在各种 JavaScript 运行环境中都能获得最高安全性：

浏览器环境优先使用 Web Crypto API

在浏览器环境中，优先调用 crypto.getRandomValues()（src/core.js 第 50-54 行）。这个 API 由浏览器提供，直接访问操作系统级别的随机数生成器，生成的随机数具有密码学安全性。

Node.js 环境使用 crypto 模块

对于 Node.js 环境，crypto-js 会尝试加载原生 crypto 模块（src/core.js 第 36-40 行），使用 crypto.randomBytes() 方法生成随机数。这种方式同样能保证高质量的随机数输出。

环境检测与降级机制

crypto-js 的环境检测逻辑非常完善，位于 src/core.js 第 8-40 行：

// [src/core.js](https://link.gitcode.com/i/85e24f87d6121fa7b90fead5f422595e) 第 8-40 行
var crypto;
// 浏览器环境检测
if (typeof window !== 'undefined' && window.crypto) {
    crypto = window.crypto;
}
// Web Worker 环境检测
if (typeof self !== 'undefined' && self.crypto) {
    crypto = self.crypto;
}
// Node.js 环境检测
if (!crypto && typeof global !== 'undefined' && global.crypto) {
    crypto = global.crypto;
}
// IE 11 兼容
if (!crypto && typeof window !== 'undefined' && window.msCrypto) {
    crypto = window.msCrypto;
}
// Node.js require 加载
if (!crypto && typeof require === 'function') {
    try {
        crypto = require('crypto');
    } catch (err) {}
}

实战指南：正确生成加密安全的随机数

使用 crypto-js 生成安全随机数非常简单，只需调用 WordArray.random(nBytes) 方法：

// 生成 16 字节（128 位）随机数 - 适用于 AES-128 密钥
var key = CryptoJS.lib.WordArray.random(16);

// 生成 16 字节随机 IV（初始化向量）
var iv = CryptoJS.lib.WordArray.random(16);

// 转换为十六进制字符串
console.log(key.toString(CryptoJS.enc.Hex));

这个方法会自动处理所有环境差异，返回一个 WordArray 对象，包含安全生成的随机字节。

随机数质量验证

为确保随机数的安全性，crypto-js 在测试套件中包含了对随机数生成的验证。虽然项目中没有专门的随机数测试文件，但 test/lib-wordarray-test.js 等测试会间接验证随机数生成功能的正确性。

总结：安全随机数的最佳实践

crypto-js 展示了如何在 JavaScript 中实现安全的随机数生成：

彻底拒绝 Math.random()：在安全场景中永不使用
优先使用原生加密 API：浏览器环境用 crypto.getRandomValues()，Node.js 用 crypto.randomBytes()
实现完善的环境检测：确保在各种运行环境中都能获取安全随机数
提供统一的调用接口：通过 WordArray.random() 简化安全随机数的使用

通过这套架构，crypto-js 为开发者提供了开箱即用的安全随机数解决方案，是所有加密操作的可靠基础。

要深入了解更多实现细节，可以查看以下核心文件：

src/core.js：随机数生成核心实现
src/lib-typedarrays.js：类型化数组支持
test/lib-wordarray-test.js：相关测试用例

【免费下载链接】crypto-js 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/cry/crypto-js

创作声明：本文部分内容由AI辅助生成（AIGC），仅供参考