随机函数中的 UNPREDICTABLE 是什么意思？答案

【问题标题】：What is the meaning of the UNPREDICTABLE in random function?随机函数中的 UNPREDICTABLE 是什么意思？
【发布时间】：2020-09-08 17:56:49
【问题描述】：

从语言上我理解unpredictable的意思。但是，在这段时间里，我经常在某些情况下发现predictable这个词。如果我进入一个有多个主题的区域，我通常会找到这些词，例如：

Math.random 与 Javascript 中的 crypto.getRandomValues

随机与安全随机数

等

那么 unpredictable 在随机函数中究竟是什么意思呢？那么随机函数被称为“不可预测随机函数”的条件是什么呢？

【问题讨论】：

通俗地说，这意味着，给定算法和所有先前的输出，您无法预测下一个输出，而不仅仅是猜测。
这个问题最好在 crypto.stackexchange.com 上问。
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标签： random cryptography semantics random-seed

【解决方案1】：

如果一个值是随机的，则意味着知道序列中的前一个值不会为您提供有关下一个值的信息。

如果一个值是不可预测的，那么就没有确定下一个值的“实用”方法。它通常是比随机更强大的声明。

（这里的“实用”一词是在做一些工作。它通常意味着“在一些关于攻击者可能会做什么的规则内。”如果攻击者可以完全访问 CPU 和 RAM，那么没有什么是“不可预测的， " 但我们通常对他们没有这个的情况感兴趣。）

作为差异的一个例子，pi 的数字被认为是随机的（我们实际上并不知道这一点，但它似乎是真的）。这意味着没有办法比机会更好地猜测圆周率的第 10,000 位。这是随机的。但这是完全可以预测的。任何人都可以轻松确定其价值。所以 pi 的数字是一个非常好的随机序列，甚至可以有效地用于驱动游戏在随机性足够的情况下的行为，但它不是一个安全随机序列，对密码学毫无用处目的。

如果我去random.org（它提供了非常好的随机数），并生成了一个值，然后反复使用它，it would be a random value but also completely predictable。

在生成 PRNG 的种子时可能会出现这种可预测性。虽然 PRNG 可能会生成极好的随机值，但如果它的种子是可预测的，那么整个序列将是已知的。（这里的“可预测”并不意味着 100% 的确定性；任何比机会更好的确定性水平就足够了。）

作为此问题的一个示例，网络设备在首次启动时会产生不可预测的种子，尤其是在附近的网络设备同时重新启动时。无论您使用什么过程来创建随机值，都可以很容易地落入一小组可能的值中（与所有可能的值相比，“小”；它可能仍以百万计，但在密码学中这并不多）。这是一个需要在高度安全的系统中付出巨大努力才能解决的问题。

大多数密码系统没有定义如何生成这些初始的、不可预测的值。它们只是系统的假设输入。

【讨论】：

【解决方案2】：

Predictable 是指种子本身来自可以预测的事物，例如 python random 库中的时间：

import random, time

random.seed(time.time())
r1 = random.randrange(1e49, 1e50-1)

random.seed(time.time())
r2 = random.randrange(1e49, 1e50-1)

print(r1)
print(r2)

这里的输出是一样的。

不可预测是指随机数具有非常高的熵，因此没有人能够真正找到初始种子并追踪所使用的随机算法。

【讨论】：