如何实现 os.urandom 函数 - Python2

Question

我正在实现一个函数来替换os.urandom(n)。下面的代码是我目前所拥有的：

def random_entropy(n):
    """
    Returns a random entropy, which is a sequence of numbers between 0, 255

    :n: a integer number
    """
    if n <= 0:
        return ""
    buffer = []
    for i in range(0, n):
        number = random.randint(0, 255)
        buffer.append(hex(number))
    
    return ''.join(buffer)

如果我去终端，我会得到以下输出：

>>> import os
>>> os.urandom(10)
'm\xd4\x94\x00x7\xbe\x04\xa2R'
>>> type(os.urandom(10))
<type 'str'>
>>> map(ord, os.urandom(10))
[65, 120, 218, 135, 66, 134, 141, 140, 178, 25]

最后，我希望我的函数返回与os.urandom 类似的输出：'m\xd4\x94\x00x7\xbe\x04\xa2R'（我的意思是二进制输出）。我怎样才能做到这一点？我正在为 SGX 的 ecdsa 模块实现这个，所以我不能使用 os 或 secrets 包。

来自 Python 文档：

返回适合加密使用的大小随机字节字符串。

Answer 1

首先，在开始之前，您应该知道random 在许多应用程序中不足以替代urandom。阅读问题 cmets 中给出的链接。您在函数名称中滥用“熵”一词。

通过在每个数字上使用hex，您可以将其转换为可读的多字符字符串表示形式。你不想要那个，你想要chr。

以下是 Python 2 代码的快速修复：

def random_entropy(n):
    """
    Returns a random entropy, which is a sequence of numbers between 0, 255

    :n: a integer number
    """
    if n <= 0:
        return ""
    buffer = []
    for i in range(0, n):
        number = random.randint(0, 255)
        buffer.append(chr(number))
    
    return ''.join(buffer)

不用先生成列表，直接在join里面放个循环就可以了，大大简化了：

def random_entropy(n):
    """
    Returns a random entropy, which is a sequence of numbers between 0, 255

    :n: a integer number
    """
    return ''.join(chr(random.randint(0, 255)) for _ in range(n))

Python 3 做的事情有点不同。这是等效的：

def random_entropy(n):
    """
    Returns a random entropy, which is a sequence of numbers between 0, 255

    :n: a integer number
    """
    return b''.join(random.randint(0, 255).to_bytes(1, 'little') for _ in range(n))

编辑：最后，在 Python 3.9 中，random 中有一个函数可以完全满足您的要求：random.randbytes。注意那里给出的警告：

此方法不应用于生成安全令牌。采用 secrets.token_bytes() 代替。

def random_bytes(n):
    """
    Returns a random byte string, which is a sequence of numbers between 0, 255.
    This should not be used in any application requiring cryptographic security.

    :n: a integer number for the number of bytes requested.
    """
    return random.randbytes(n)