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标题:......生成安全的随机数的方法和实例 ..............顶顶
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lodhppve
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......生成安全的随机数的方法和实例 ..............顶顶
生成安全的随机数
在许多类型软件的开发过程中,都要使用随机数。例如纸牌的分发、密钥的生成等等。随机数至少应该具备两个条件:
1. 数字序列在统计上是随机的。
2. 不能通过已知序列来推算后面未知的序列。
只有实际物理过程才是真正随机的。而一般来说,计算机是很确定的,它很难得到真正的随机数。所以计算机利用设计好的一套算法,再由用户提供一个种子值,得出被称为“伪随机数”的数字序列,这就是我们平时所使用的随机数。
这种伪随机数字足以满足一般的应用,但它不适用于加密等领域,因为它具有弱点:
1. 伪随机数是周期性的,当它们足够多时,会重复数字序列。
2. 如果提供相同的算法和相同的种子值,将会得出完全一样的随机数序列。
3. 可以使用逆向工程,猜测算法与种子值,以便推算后面所有的随机数列。
即是说: 随机序列 = F(算法, 种子)
 

一、System.Random类
System.Random类是最常用的伪随机数生成器,我们经常使用它创建近似随机的数列。以下代码演示了Random类创建10个随机数:
Random random = new Random();
for (int i = 0; i < 10; i++)
    Console.WriteLine(random.Next());
在创建Rondom类的实例时,我们可以指定Int32类型的种子值,不指定默认用Environment.TickCount作种子,它是从系统启动到现在经过的毫秒数。然后使用Next()方法来获得Int32类型的随机数值。Next()方法有3个重载,可以实现获得指定范围内的随机数值。
使用Rondom类时最常见的错误,是将创建Random实例的语句放在一个路径很短的循环中。在问题与思考_随机数的产生中,作者是这么写的:
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
    Random random_A = new Random();
    sbyte randomNumber = (sbyte)(random_A.Next(0, 101));
    Console.WriteLine(randomNumber);
}
根据现在的计算机运行速度,执行这段代码根本用不了多少时间。所以在10次循环中,构造函数使用的Environment.TickCount几乎一样。这就造成了作者叙述的结果。
每次都是随机产生的.我又按F9,F10进行调试检查,让程序一步一步的运行,让随机数一个一个的产生,这时我就发现每次产生的随机数几乎都不一样
这个错误也验证了伪随机数的弱点。我们都用Random类,算法是一样的,所以一旦得知了程序使用的种子,那么程序过程就变得十分确定了。

二、RNGCryptoServiceProvider类
为了获得更加随机的数字序列,可以使用System.Security.Cryptography.RNGCryptoServiceProvider类。它使用加密服务提供程序 (CSP) 提供的实现来实现加密随机数生成器。
下面代码演示了RNGCryptoServiceProvider类创建10个随机数
byte[] bytes = new byte[4];
RNGCryptoServiceProvider r = new RNGCryptoServiceProvider();
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
    r.GetBytes(bytes);
    int number = BitConverter.ToInt32(bytes, 0);
    Console.WriteLine(number);
}
RNGCryptoServiceProvider类产生的随机数更加随机。即使有人知道了这个类,并得到最近生成的随机序列,也无法计算后续序列。
目前RNGCryptoServiceProvider类并没有提供获取指定范围的随机数的方法,需要自己处理。下面代码演示了创建从1到100的10个随机数:
byte[] bytes = new byte[16];
RNGCryptoServiceProvider r = new RNGCryptoServiceProvider();
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
    r.GetBytes(bytes);
    int number = (int)((decimal)bytes[0] / 256 * 100) + 1;
    Console.WriteLine(number);
}
最后测试了一下,将RNGCryptoServiceProvider类对象的创建放在循环中,仍然能获得随机数:
byte[] bytes = new byte[4];
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
    RNGCryptoServiceProvider r = new RNGCryptoServiceProvider();
    r.GetBytes(bytes);
    int number = BitConverter.ToInt32(bytes, 0);
    Console.WriteLine(number);
}
当然,不推荐这么去写,毕竟对象的创建也是很费时间的。
最后说明一点,RNGCryptoServiceProvider类要比Random类耗费更多的时间,若打算在很短时间内生成大量随机数,请不要使用RNGCryptoServiceProvider类。
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2007-12-06 11:53
lodhppve
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2007-12-06 16:03
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