真随机数和伪随机数

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随机数的特性

  随机数最初是应用在密码学的,后来也逐渐大量使用于编程语言领域。关于随机数,它有三个特性:

  1. 随机性:完全乱序;
  2. 不可推测性:从已有的数,无法推测出下一个数;
  3. 不可重复性:随机数之间不重复。

真随机数和伪随机数

真随机数

  真随机数是伴随着物理实验的,比如:抛硬币、掷骰子、电子元件的噪音、核裂变等,它的结果符合三大特性的。

  具体实现:intel通过电阻和振荡器生成热噪声作为信息熵资源;Unix/Linux的 /dev/random 和 /dev/urandom采用硬件噪音生成随机数

  优点:真实随机数

  缺点:需要硬件配合,技术要求高,效率低

伪随机数

  伪随机数,是通过一定算法,获得一个随机的值,并不是真的随机。伪随机又分为 【强伪随机数】 和 【弱伪随机数】

强伪随机数

  强伪随机数:更加贴近【真随机数】,满足特性的:随机性和不可推测性,难以预测

  具体实现:java的SecureRandom随机数生成器,就是强伪随机数,因为它内部是使用 击键动作 来作为种子,而击打键盘操作是物理操作,且是不规律的。

弱伪随机数

  弱伪随机数:满足随机性,可以预测

  具体实现:典型的比如java语言里的Random生成器,它是使用时间作为种子(线索)去构造生成器的,假如攻击者获得了构造生成器的时间,那么就可以预测到下一个随机数。

总结

  1. 安全系数高、随机性要求高,推荐使用SecureRandom;
  2. 要求不高,使用Random即可;
  3. 说到Random随机数,Collections类下面有一个随机排序算法–shuffle洗牌算法,其内部也是借助random来实现的。

参考文档:

Random vs Secure Random numbers in Java

Fisher–Yates shuffle 洗牌算法

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