![CSPRNG 在 Amazon Linux 2 上的使用](https://linux22.com/image/221601/CSPRNG%20%E5%9C%A8%20Amazon%20Linux%202%20%E4%B8%8A%E7%9A%84%E4%BD%BF%E7%94%A8.png)
我需要使用加密强度高(认证要求)、高质量(通过行业标准随机性测试)且性能合理(见下文)的 PRNG。
最初,我认为它会在最新的 Ubuntu LTS 上运行,并计划从中读取/dev/urandom
,因为根据我的信息,从内核版本 5.18 开始,它似乎满足了所有条件。
性能方面,{ timeout --foreground 1s cat /dev/urandom; } | wc -c
在 M1 Mac(仅供参考)上运行实现了约 450MB/s 的吞吐量,并且我从 x86-64 Ubuntu 22.04.2 LTS VM 中获得了类似的结果。
读取 40kB 块的 C++ 程序实现了更高的约 1GB/秒吞吐量,但我无法在其上运行编译和运行可执行文件(尽管我假设 shell 命令和可执行文件之间的比率相似)。
然而,事实证明它将部署在虚拟机中运行的 Amazon Linux 2(内核版本 5.10)上,这意味着算法的和表现RNG 的改进将不可用。
我的问题是:
- 在虚拟机上运行的内核 5.10是否
/dev/urandom
仍然满足原始要求,即:提供加密的强伪随机数,并且还通过行业标准随机性测试,吞吐量至少为 1MB/秒?
我无法访问相关环境,但尝试使用早期内核版本的多个在线 shell 会产生不一致的结果:在几个系统上(内核5.4, 和内核5.15/dev/random
)我从和获得了相同的吞吐量/dev/urandom
,根据我的理解,这意味着相同的质量,但在另一个系统上(也内核5.4),/dev/random
被阻止并给出 0-200B/s 之间的结果(即字节,没有前缀),表明/dev/urandom
的质量下降了(除非我误解了什么)。
然而,根据菲罗尼克斯,”Linux 5.6 /dev/random 的行为更像 /dev/urandom 现在用于轮询用户空间中的 RNG 数据。更改后的行为导致 /dev/random 的行为与 /dev/urandom 相同,除了在 CRNG(Linux 加密强度随机数生成器)准备就绪之前读取被阻止之外。同时 /dev/urandom 将继续提供其最好的数据,但永远不会阻塞。”,因此上述使用内核 5.4 的测试对于这种情况可能无效。
所以看起来好像我可能会逃脱惩罚,但我不确定。
- 如果事实证明使用随机伪文件不是一个选项,那么有哪些替代方案可以勾选上面的复选框?会 OpenSSL 的兰德_字节符合要求吗?
答案1
据我了解,/dev/urandom
已经得到了够好了CSPRNG 甚至在 5.4 中(它被移植到使用 ChaCha20在4.8, 和 两个都由相同 CSPRNG 支持的设备)。
后来的变化更大的重点不是 RNG 本身的改进(尽管确实发生了很多改进),而是认出CSPRNG 实际上足够好,并且由此消除了 的“由于熵核算而导致的阻塞”行为/dev/random
,特别是因为大家一致认为 CSPRNG 足够好,不需要它。
换句话说,是的,根据我的理解,5.10 上的 /dev/urandom 将与 一样高质量/dev/random
,后它的 CSPRNG 已初始化 - 尽管它不向用户空间提供任何指示是否已发生。
更好的选择可能是 getrandom(2) 系统调用(从 3.something 开始可用),它似乎提供了“两全其美”(又名新的 5.18/dev/random
行为)——指定 0 作为标志,如果 CSPRNG 是,它将阻塞尚未准备好,但之后不会阻塞。
不过,由于缺乏上下文切换,用户空间 CSPRNG 总是会更快 – 它是非常通常使用/dev/urandom
或getrandom()
播种,例如 OpenSSL RAND_bytes() 或您选择的加密库提供的任何其他内容。 (我相信现代 OpenSSL 3.0 会getrandom()
自动调用,因此您无需手动播种。)
(旁注:我pv /dev/urandom > /dev/null
在附近的各种 x86 服务器上进行了测试,从 Westmere 到 Comet Lake,再加上 ARM64 Ampere Altra 上的 VPS,以进行良好的测量,并且它们全部达到相同的 300–400 MB/s。)
/dev/random 被阻止并给出 0-200B/s 之间的结果(即字节,没有前缀),表明 /dev/urandom 的质量下降了(除非我误解了某些内容)。
我相信最近变化的重点是认识到 /dev/urandom 的质量不如果它有良好的 CSPRNG 支持,那么它就会降级,并且 /dev/random 所做的计算毫无意义(因此它在 5.6 中被删除)。