GMP 扩展中的 PHP gmp_random_range 函数在密码学上是否安全？答案

【问题标题】：Is PHP gmp_random_range function from GMP extension cryptographically secure?GMP 扩展中的 PHP gmp_random_range 函数在密码学上是否安全？
【发布时间】：2025-11-29 02:45:02
【问题描述】：

我使用 PHP 编写了一个生成随机字符组合的软件。为此，我需要随机生成任意长度的整数。所以我使用 GMP 扩展，尤其是 gmp_random_range()。但我需要用一个链接来证明它是加密安全的。或者至少它足够随机。

GMP 随机函数使用种子（gmp_random_seed），如果我不设置种子，一切看起来都足够随机。所以，我想当我没有明确设置种子时，它会从一些可靠的随机源中获取。我找不到明确说明这种情况的内容。

【问题讨论】：

不，gmp 无意加密安全。例如，使用random_int 或random_bytes。一般来说，除非有明确的文档证明适合加密使用，否则它不是。
此外，能够播种 RNG 几乎总是表明密码不安全。 CSPRNG 通常是从操作系统提供的良好来源自动播种的。

标签： php random gmp

【解决方案1】：

如"Random State Initialization" 所示，在 GMP 文档中，GMP 中包含的唯一随机生成器算法是——

Mersenne Twister 算法，
各种大小的线性同余生成器，以及
“无特殊要求的应用程序”的“默认算法”，包括安全要求。

奇怪的是，GMP 文档在"Random State Seeding" 中说，“如果生成的数字将用于重要应用，例如生成加密密钥，那么选择种子的方法至关重要”，即使其中没有包含任何算法GMP 适用于加密用途。

您可以在 PHP 中使用random_bytes 或random_int 来生成加密随机数。剩下的唯一事情就是将它们传递的数字转换为任意精度的数字。* 从这个意义上说，GMP 似乎不允许为gmp_random_range 和类似功能自定义 RNG（除了它提供的那些）。因此，您必须借助 GMP 的算术函数“手动”转换这些随机数。我有一个article，它讨论了如何将随机数转换为各种分布。要生成给定范围内的均匀随机整数，您需要的算法在那篇文章中称为RNDINT 或RNDINTEXC。

* 在涉及信息安全的情况下，使用随机数作为非加密 RNG 的种子是不合适的，因为如果给定足够的随机数，攻击者可以向后推导种子，即使种子是以加密方式生成的安全的方式。

如果您的目标只是生成一个加密随机字符串，您甚至不需要走 GMP 路线。只需为要生成的每个字符调用random_int，一次构建一个字符即可：

建立一个允许出现在随机字符串中的字符列表。
对于字符串中的每个字符，调用random_int，最大为列表大小（这个大小几乎肯定在 PHP 可以处理的整数范围内），然后将在给定随机索引处找到的字符附加到列表（从 0 开始）。

【讨论】：

非常感谢您的回答。我会接受它，尽管我不介意其他人也评论这个话题。我想发表更多评论，但我限于 600 个字符。我将包括最后一部分。概括一下：作为我的软件的作者，我应该能够回答生成的组合是否在密码学上安全的问题。我现在可以说的是：“不，他们不是。但随机化是好的（可能是）”。对不起，如果我在这里说了一些愚蠢的话。（我没有提到 - 我在 Linux 上使用 PHP 7.2）
抱歉继续评论，但知道如何以 CS 方式使用 gmp_random_range。我可以用 random_bytes 的输出播种 GMP RNG，这肯定是 CS。我只需要计算要问多少字节。这取决于我需要来自 gmp_random_range 的数字数量。我已经有了一些公式，它使用对数，而 PHP GMP 没有这样的功能，但我在 SO 中找到了一些解决方案。我想在每次使用之前播种，所以每个结果都是完全随机的。我计划在下周开始实施。目前这只是一个想法。
使用非加密 RNG 的危险在于，如果给定足够的随机数，攻击者可以反向推导种子，即使种子是以加密安全的方式生成的。出于您的目的，特别是如果您正在实施安全敏感算法，您最好直接使用random_bytes 或random_int 给出的数字，而不是使用它们来播种非加密RNG，例如在GMP 中找到的。
谢谢！但我的意思是每次调用 gmp_random_range 时使用不同的种子。所以我会用 random_bytes 来表示随机性，用 gmp 函数来表示它的范围有用性（当然没有 int 类型限制）。我的意思是 - 一颗种子 - 一个数字。我认为攻击者不会有足够的数字。一个是最大值。
从这个意义上说，您是否知道 PHP 的 random_int已经生成给定整数范围内的加密随机数？另外，我有一个article 讨论如何将随机数转换为各种分布。