如何理解PHP中的隨機性函數

本篇內容介紹了“如何理解PHP中的隨機性函數”的有關知識，在實際案例的操作過程中，不少人都會遇到這樣的困境，接下來就讓小編帶領大家學習一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細閱讀，能夠學有所成！

一、什么是CSPRNG

引用維基百科,一個密碼學上安全的偽隨機數發生器（Cryptographically Secure Pseudorandom Number Generator 縮寫CSPRNG）是一個偽隨機數生成器（PRNG）,其生成的偽隨機數適用于密碼學算法。

CSPRNG可能主要用于:

• 密鑰生成（例如,生成復雜的密鑰）

• 為新用戶產生隨機的密碼

• 加密系統

獲得高級別安全性的一個關鍵方面就是高品質的隨機性

二、PHP7 中的CSPRNG

PHP 7引入了兩個新函數可以用來實現CSPRNG： random_bytes 和 random_int。

random_bytes 函數返回一個字符串，接受一個int型入參代表返回結果的字節數。

例子：

$bytes = random_bytes('10');
var_dump(bin2hex($bytes));
//possible ouput: string(20) "7dfab0af960d359388e6"

random_int 函數返回一個指定范圍內的int型數字。

例子：

var_dump(random_int(1, 100));
//possible output: 27

三、后臺運行環境

以上函數的隨機性不同的取決于環境：

• 在window上，CryptGenRandom()總是被使用。
   

• 在其他平臺，arc4random_buf()如果可用會被使用（在BSD系列或者具有libbsd的系統上成立）
   

• 以上都不成立的話，一個linux系統調用getrandom(2)會被使用。
   

• 如果還不行，/dev/urandom 會被作為最后一個可使用的工具
   

• 如果以上都不行，系統會拋出錯誤
   

• 
  

四、一個簡單的測試

一個好的隨機數生成系統保證合適的產生“質量”。為了檢查這個質量, 通常要執行一連串的統計測試。不需要深入研究復雜的統計主題，比較一個已知的行為和數字生成器的結果可以幫助質量評價。

一個簡單的測試是骰子游戲。假設擲1個骰子1次得到結果為6的概率是1/6，那么如果我同時擲3個骰子100次,得到的結果粗略如下：

0 個6 = 57.9 次
1 個6 = 34.7次
2 個6 = 6.9次
3 個6 = 0.5次
以下是是實現實現擲骰子1,000,000次的代碼：

$times = 1000000;
$result = [];
for ($i=0; $i<$times; $i++){
  $dieRoll = array(6 => 0); //initializes just the six counting to zero
  $dieRoll[roll()] += 1; //first die
  $dieRoll[roll()] += 1; //second die
  $dieRoll[roll()] += 1; //third die
  $result[$dieRoll[6]] += 1; //counts the sixes
}
function roll(){
  return random_int(1,6);
}
var_dump($result);

用PHP7 的 random_int 和簡單的 rand 函數可能得到如下結果

如果先看到rand 和 random_int 更好的比較我們可以應用一個公式把結果畫在圖上。公式是：(php結果-期待的結果)/期待結果的0.5次方。

結果圖如下：

（接近0的值更好）

盡管3個6的結果表現不好，并且這個測試對實際應用來說太過簡單我們仍可以看出 random_int 表現優于 rand.

進一步，我們的應用的安全級別由于不可預測性和隨機數發生器的可重復行為而得到提升。

PHP5 呢

缺省情況下，PHP5 不提供強壯的隨機數發生器。實際上，還是有選擇的比如 openssl_random_pseudo_bytes(), mcrypt_create_iv() 或者直接使用fread()函數來使用 /dev/random 或 /dev/urandom 設備。也有一些包比如 RandomLib 或 libsodium.

如果你想要開始使用一個更好的隨機數發生器并且同時準備好使用PHP7，你可以使用Paragon Initiative Enterprises random_compat 庫。 random_compat 庫允許你在 PHP 5.x project.使用 random_bytes() and random_int()

這個庫可以通過Composer安裝：

composer require paragonie/random_compat
require 'vendor/autoload.php';
$string = random_bytes(32);
var_dump(bin2hex($string));
// string(64) "8757a27ce421b3b9363b7825104f8bc8cf27c4c3036573e5f0d4a91ad2aaec6f"
$int = random_int(0,255);
var_dump($int);
// int(81)

random_compat 庫和PHP7使用不同的順序:

fread() /dev/urandom if available
mcrypt_create_iv($bytes, MCRYPT_CREATE_IV)
COM('CAPICOM.Utilities.1')->GetRandom()
openssl_random_pseudo_bytes()

這個庫的一個簡單應用用來產生密碼：

$passwordChar = '0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ';
$passwordLength = 8;
$max = strlen($passwordChar) - 1;
$password = '';
for ($i = 0; $i < $passwordLength; ++$i) {
  $password .= $passwordChar[random_int(0, $max)];
}
echo $password;
//possible output: 7rgG8GHu

“如何理解PHP中的隨機性函數”的內容就介紹到這里了，感謝大家的閱讀。如果想了解更多行業相關的知識可以關注億速云網站，小編將為大家輸出更多高質量的實用文章！