应用篇——随机数
目录
一、随机数的应用
二、随机数的性质
三、伪随机数生成器
1.伪随机数生成器的结构
1）伪随机数生成器的内部状态
2）伪随机数生成器的种子
四、对伪随机数生成器的攻击
一、随机数的应用
1）生成密钥
对称密码和消息认证码
2）生成密钥对
公钥密码和数字签名
3）生成初始化向量
分组密码的模式（CBC、CFB、OFB）
4）生成nonce
防御重放攻击和分组密码的CTR模式
5）生成salt（盐）
基于口令的密码（PBE）
二、随机数的性质
1）随机性
不存在统计学偏差，完全杂乱的数列
2）不可预测性
不能从过去的数列中推测出下一个要出现的数
3）不可重现性
不能出现重复数列（除非保存下来）
由此可分为三类随机数：
1）弱伪随机数：只具有随机性，不具有不可预测性和不可重现性
2）强伪随机数：具有随机性和不可预测性，但不具有不可重现性
3）真随机数：具有随机性、不可预测性和不可重现性
注：软件只能生成伪随机数，是因为运行软件的计算机自身仅具备有限的内部状态，在内部条件相同时，软件只能生成相同的数；我们将首次出现到出现之前的数列长度称为周期，凡是具有周期的数列都不具备不可重现性；想要生成真随机数，就要从不可重现的事物中获取（声音、温度等）
三、伪随机数生成器
通过硬件生成的数列（根据温度、声音的变化）的设备称为随机数生成器（RNG）
使用软件生成的数列称为伪随机数生成器（PRNG）
1.伪随机数生成器的结构
1）伪随机数生成器的内部状态
指生成器中管理的内存中的数值，根据内部状态计算随机数的方法和改变内部状态的方法组合后，就是伪随机数生成器的算法
由于内部状态决定了下一个生成的伪随机数，因此内部状态不能被攻击者知道
2）伪随机数生成器的种子
用于对内部状态进行初始化，种子本身是一串随机的比特序列，根据种子可算出伪随机数
种子需要保密
四、对伪随机数生成器的攻击
1）对种子进行攻击
当种子被攻击后，攻击者就可以知道这给伪随机数生成器生成的全部伪随机数列；为了防止被攻击，使用不可重现性的真随机数作为种子
2）对随机数池进行攻击
一般使用随机数池的文件积累随机比特数列，当需要使用时，从池中取出所需长度的比特序列来使用
随机数池被攻击后，伪随机数的种子会被预测出来