生成随机 128 位数字答案

【问题标题】：Generate random 128 bit number生成随机 128 位数字
【发布时间】：2013-05-05 16:29:19
【问题描述】：

我正在处理一项学校作业，其中一项要求是生成一个随机的 128 位数字。我想知道如何在 C# 中做到这一点，这种方法可以工作吗？

byte[] RND128NUMBYTE = new byte[128];
Random Rand = new Random();
Rand.NextBytes(RND128NUMBYTE);

提前谢谢大家

编辑：首先，感谢大家的回答。无论如何，如果我明确分配会更好：我正在以安全的方式构建服务器/客户端应用程序。用户连接到服务器后，要与连接到该服务器的其他用户通信，必须对其进行身份验证。用户向服务器询问身份验证，服务器用 128 位随机数回答客户端。之后将完成一些其他过程。

【问题讨论】：

那是 128 字节，而不是 128 位。
128 字节超出您的要求 8 倍。
是的 byte[] RND128NUMBYTE = new byte[128**/8**]; 会起作用，但我认为这不是你分配的目的。
@HenkHolterman 谢谢你的回答。但我在 msdn 中读到：“这样的标识符被复制的可能性非常低。”。这是否意味着 GUID 是随机生成的？
@HenkHolterman：Guid 是独特性的来源，而不是随机性。是的，第 4 版 guid 的某些位是伪随机的，但并非全部都是。 NewGuid 不保证返回版本 4 的 guid，它只保证返回一个 guid。不要像这样使用“标签外”的指导；如果您没有使用它来保证唯一性，那么您可能做错了什么。

标签： c#

【解决方案1】：

数组的大小以元素为单位。因此，对于一个字节数组，您需要 16 个元素，每个元素 8 位，而不是 128 个元素。

您可以使用System.Random.NextBytes 或RNGCryptoServiceProvider.GetBytes。

但System.Random.NextBytes 可能不是一个好的选择，因为System.Random 的不良播种意味着您无法获得随机 128 位数字所期望的属性。例如，即使生成的数字少于 2^64，您也很可能会发生冲突。来自良好 PRNG 的 128 位数字与 GUID 一样具有全球唯一性，而来自System.Random 的数字肯定不是。

byte[] bytes = new byte[16];
using(var rng = new RNGCryptoServiceProvider())
{
    rng.GetBytes(bytes);
}

【讨论】：

【解决方案2】：

首先，您生成的是 128 个随机字节，而不是随机位。但你的澄清让一切变得不同：

我正在以安全的方式构建服务器/客户端应用程序。用户连接到服务器后，要与连接到该服务器的其他用户通信，必须对其进行身份验证。用户向服务器询问身份验证，服务器以 128 位随机数回答客户端。

在这种情况下，您的解决方案是非常非常错误的，即使您考虑到您生成了八倍多的位这一事实。 System.Random 只是伪随机，事实上，在你做种子时只有 31 位熵。 (*) 为了安全起见，您需要所有 128 位熵。

请记住，每一个缺失的部分都会使问题变得容易攻击一半；如果您需要 128 位熵而您有 31 位，那么问题就不是四倍更容易攻击。问题是 2^128-31 = 10²⁹ 倍更容易攻击！

巧合的是，我刚刚写了一篇关于此的博客文章。我挑战读者找出我用Random洗过的一副牌的其余部分，当时只给出了前五六张牌。有人在几个小时内通过蛮力找到了解决方案。 随机非常弱。。见http://ericlippert.com/2013/05/06/producing-permutations-part-seven/

如果您需要安全系统的加密强度随机性，那么您需要使用具有超过 128 位熵的特殊用途随机源。

因此 CodeInChaos 的答案是正确的。

这个故事有两个寓意：

首先，这就是设计安全系统如此困难的原因。有太多细节需要正确处理，您必须全部正确处理，否则系统不安全。

其次，确保您在问题中提供足够的信息以获得好的答案。

(*) 事实上，它的数量远少于此，因为这 2³¹ 个可能的种子中的一些比其他种子更有可能。

【讨论】：

感谢 Eric 的精彩评论……我正在迈出进入这类安全系统的第一步，所以我还是个新手。（以及 c# 中的 alos :D ）但无论如何我正在阅读您的博客，非常有趣:)。您说 CodeInChaos 的解决方案是正确的，经过您的解释，我明白为什么了。再次感谢你们俩
再问一个问题，如果我想可视化这个数字，我应该使用 BigInteger 吗？我的意思是这样：BigInteger bigInt = new BigInteger(bytes);。如果返回带有 - 号的数字，这是否正确？
@Francesco：你当然可以使用 BigInteger。不过，我更倾向于BitConverter.ToString(byteArray);，请参阅msdn.microsoft.com/en-us/library/… 获取文档。在处理字节数组时，十六进制字符串通常比十进制更有用。此外，请尝试将字节数组视为128 位的序列，而不是整数的编码。如果它在逻辑上不被视为整数，则将其视为位。

【解决方案3】：

不知道作业是关于什么的吗？

这样做：
实施你的理论。多次运行它并存储结果。对其进行一些统计，例如检查最低和最高值以了解您是否在限制范围内。额外计算每个结果并确保它们分布均匀。

【讨论】：

【解决方案4】：

要求是生成一个随机的128位数字

我认为这个任务有点太苛刻了，我希望他们的意思是pseudo-random number。我想指出，您必须将问题分解为您理解的部分。

你已经正确地初始化了一个PRNG并且知道如何让它fill a byte array：

Random Rand = new Random();
Rand.NextBytes(RND128NUMBYTE);

现在你需要随机填充一个 128 位的空间。什么是 128 位，.NET 或 C# 是否为您提供对位的访问？不是直接的，但你有一个byte 类型。这种类型使用 8 位，因此您只需要 128 / 8 = 16 个字节。

你快到了，你只需要创建一个 16 字节而不是 128 字节的数组：

byte[] RND128NUMBYTE = new byte[16];

如何将convert 这些字节转换为“数字”，我会交给你。

【讨论】：

This stores 128 bits 应该是 This stores 8 bits