你知道怎么得到真正的随机数么?没那么简单

  • -简介 …… 02%

  • -1 pandom 的安装 …… 07%

  • -1.1 获得 root 权限 …… 07%

  • -1.2 安装编译所需的依赖 …… 08%

  • -1.3 下载并析出源码 …… 14%

  • -1.4 在安装前进行测试 (推荐) …… 17%

  • -1.5 确定系统的初始化程序 …… 19%

  • -1.6 安装 pandom …… 22%

  • -2 checkme 文件的分析 …… 27%

  • -2.1 获取 root 权限 …… 32%

  • -2.2 安装编译所需的依赖 …… 34%

  • -2.3 下载并析出源码 …… 39%

  • -2.4 安装 entropyarray …… 43%

  • -2.5 分析 checkme 文件 …… 49%

  • -2.6 卸载 entropyarray (可选) …… 55%

  • -3 使用 debian 的软件仓库来进行安装 …… 58%

  • -3.1 获取 root 权限 …… 59%

  • -3.2 安装密钥 …… 61%

  • -3.3 安装软件源列表 …… 63%

  • -3.4 升级软件源列表 …… 71%

  • -3.5 测试 pandom …… 73%

  • -3.6 安装 pandom …… 77%

  • -4 管理 pandom …… 78%

  • -4.1 性能测试 …… 79%

  • -4.2 熵和序列相关性检验 …… 81%

  • -4.3 系统服务 …… 83%

  • -5 增强不可预测性或者性能 …… 87%

  • -5.2 测试不可预测性 …… 91%

  • -5.3 安装定制的 pandom …… 93%

  • 编译自: https://www.howtoforge.com/tutorial/how-to-install-pandom-a-true-random-number-generator/

    译者: FSSlc

    简介

    在现在的计算机状况下,比如说配置了固态硬盘(SSD)的个人电脑和虚拟专用服务器(VPS)的环境中,Linux 内核内置的真随机数发生器提供的吞吐量很低。

    而出于各种不同的加密目的使得对真随机数的需求持续增长,从而使得这个低吞吐量问题在 Linux 实现中变得越来越严重。

    在与上述相同的物理或者虚拟环境下,并假设没有其它进程以 root 身份向 /dev/random 进行写操作的话,64 ubits[2]/64 bits 的 pandom 可以以 8 KiB/s 的速率生成随机数。

    1 pandom 的安装

    Pandom 必须以 root 身份来安装,所以在必要的时候请运行如下命令:

    su –

    为了下载并安装 pandom,你需要 GNU as 汇编器、GNU make、GNU tar 和 GNU wget (最后两个工具通常已被安装)。随后你可以按照你的意愿卸载它们。

    基于 Arch 的系统:

    pacman -S binutils make

    基于 Debian 的系统:

    apt-get install binutils make

    基于 Red Hat 的系统:

    dnf install binutils make

    yum install binutils make

    基于 SUSE 的系统:

    zypper install binutils make

    下面的命令将使用 wget 和 tar 从 ncomputers.org 下载 pandom 的源代码并将它们解压出来:

    wget http://ncomputers.org/pandom.tar.gz

    tar xf pandom.tar.gz

    cd pandom/amd64-linux

    这个被推荐的测试将花费大约 8 分钟的时间,它将检查内核支持情况并生成一个名为 checkme 的文件(在下一节中将被分析)。

    make check

    在安装 pandom 之前,你需要知道你的系统使用的是哪个初始化程序。假如下面命令的输出中包含 running,则意味着你的系统使用了 systemd,否则你的系统则可能使用了一个 init.d 的实现(例如 upstart、sysvinit)。

    systemctl is-system-running

    running

    一旦你知道了你的系统使用何种 Linux 实现,那么你就可以相应地安装 pandom 了。

    使用基于 init.d 作为初始化程序(如: upstart、sysvinit)的系统:

    假如你的系统使用了一个 init.d 的实现(如: upstart、sysvinit),请运行下面的命令来安装 pandom:

    make install-init.d

    以 systemd 作为初始化程序的系统:

    假如你的系统使用 systemd,则请运行以下命令来安装 pandom:

    make install-systemd

    2 checkme 文件的分析

    在使用 pandom 进行加密之前,强烈建议分析一下先前在安装过程中生成的 checkme 文件。通过分析我们便可以知道用 pandom 生成的数是否真的随机。本节将解释如何使用 ncomputers.org 的 shell 脚本 entropyarray 来测试由 pandom 产生的输出的熵及序列相关性。

    注:整个分析过程也可以在另一台电脑上完成,例如在一个笔记本电脑或台式机上。举个例子:假如你正在一个资源受到限制的 VPS 上安装 pandom 程序,或许你更倾向于将 checkme 复制到自己的个人电脑中,然后再进行分析。

    entropyarray 程序也必须以 root 身份来安装,所以在必要时请运行如下命令:

    su –

    为了下载并安装 entropyarray, 你需要 GNU g++ 编译器、GNU make、GNU tar 和 GNU wget。在随后你可以任意卸载这些依赖。

    基于 Arch 的系统:

    pacman -S gcc make

    基于 Debian 的系统:

    apt-get install g++ make

    基于 Red Hat 的系统:

    dnf install gcc-c++ make

    yum install gcc-c++ make

    基于 SUSE 的系统:

    zypper install gcc-c++ make

    以下命令将使用 wget 和 tar 从 ncomputers.org 下载到 entropyarray 的源码并进行解压:

    wget http://ncomputers.org/rearray.tar.gz

    wget http://ncomputers.org/entropy.tar.gz

    wget http://ncomputers.org/entropyarray.tar.gz

    tar xf entropy.tar.gz

    tar xf rearray.tar.gz

    tar xf entropyarray.tar.gz

    注:如果在编译过程中 有关 -std=c++11 的错误,则说明当前系统安装的 GNU g++ 版本不支持 ISO C++ 2011 标准,那么你可能需要在另一个支持该标准的系统中编译 ncomputers.org/entropy 和 ncomputers.org/rearray (例如在一个你喜爱的较新的 Linux 发行版本中来编译)。接着使用 make install 来安装编译好的二进制文件,再接着你可能想继续运行 entropyarray 程序,或者跳过运行该程序这一步骤,然而我还是建议在使用 pandom 来达到加密目地之前先分析一下 checkme 文件。

    cd rearray; make install; cd ..

    cd entropy; make install; cd ..

    cd entropyarray; make install; cd ..

    注:64 ubits[3] / 64 bits 的 pandom 实现所生成的结果中熵应该高于 15.977 且 max 字段低于 70。假如你的结果与之相差巨大,或许你应该按照下面第 5 节介绍的那样增加你的 pandom 实现的不可预测性。假如你跳过了生成 checkme 文件的那一步,你也可以使用其他的工具来进行测试,例如 伪随机数序列测试[4]。

    entropyarray checkme

    entropyarray in /tmp/tmp.mbCopmzqsg

    15.977339

    min:12

    med:32

    max:56

    15.977368

    min:11

    med:32

    max:58

    15.977489

    min:11

    med:32

    max:59

    15.977077

    min:12

    med:32

    max:60

    15.977439

    min:8

    med:32

    max:59

    15.977374

    min:13

    med:32

    max:60

    15.977312

    min:12

    med:32

    max:67

    假如你打算不再使用 entropyarray,那么你可以按照你自己的需求卸载它:

    cd entropyarray; make uninstall; cd ..

    cd entropy; make uninstall; cd ..

    cd rearray; make uninstall; cd ..

    3 使用 debian 的软件仓库来进行安装

    假如你想在你基于 debian 的系统中让 pandom 保持更新,则你可以使用 ncomputers.org 的 debian 软件仓库来安装或者重新安装它。

    以下的 debian 软件包必须以 root 身份来安装,所以在必要时请运行下面这个命令:

    su –

    下面的 debian 软件包中包含 ncomputers.org debian 软件仓库的公匙密钥:

    wget http://ncomputers.org/debian/keyring.deb

    dpkg -i keyring.deb

    rm keyring.deb

    下面这些 debian 软件包含有 ncomputers.org debian 软件仓库的软件源列表,这些软件源列表对应最新的 debian 发行版本(截至 2017 年)。

    注:你也可以将下面的以 # 注释的行加入 /etc/apt/sources.list 文件中,而不是为你的 debian 发行版本安装对应的 debian 软件包。但假如这些源在将来改变了,你就需要手动更新它们。

    Wheezy:

    #deb http://ncomputers.org/debian wheezy main

    wget http://ncomputers.org/debian/wheezy.deb

    dpkg -i wheezy.deb

    rm wheezy.deb

    Jessie:

    #deb http://ncomputers.org/debian jessie main

    wget http://ncomputers.org/debian/jessie.deb

    dpkg -i jessie.deb

    rm jessie.deb

    Stretch:

    #deb http://ncomputers.org/debian stretch main

    wget http://ncomputers.org/debian/stretch.deb

    dpkg -i stretch.deb

    rm stretch.deb

    一旦密钥和软件源列表安装完成,则可以使用下面的命令来更新:

    apt-get update

    测试完毕后,你可以随意卸载下面的软件包。

    注:假如你已经在你的 Linux 中测试了 pandom , 则你可以跳过这一步。

    apt-get install pandom-test

    pandom-test

    generating checkme file, please wait around 8 minutes …

    entropyarray in /tmp/tmp.5SkiYsYG3h

    15.977366

    min:12

    med:32

    max:57

    15.977367

    min:13

    med:32

    max:57

    15.977328

    min:12

    med:32

    max:61

    15.977431

    min:12

    med:32

    max:59

    15.977437

    min:11

    med:32

    max:57

    15.977298

    min:11

    med:32

    max:59

    15.977196

    min:10

    med:32

    max:57

    apt-get install pandom

    4 管理 pandom

    在 pandom 安装完成后,你可能想对它进行管理。

    pandom 提供大约 8 kB/s 的随机数生成速率,但它的性能可能根据环境而有所差异。

    dd if=/dev/random of=/dev/null bs=8 count=512

    512+0 records in

    512+0 records out

    4096 bytes (4.1 kB, 4.0 KiB) copied, 0.451253 s, 9.1 kB/s

    除了
    ncomputers.org/entropyarray,还存在更多的测试,例如 Ilja Gerhardt 的 NIST 测试套件[5]。

    entropyarray /dev/random 1M

    pandom 还可以以系统服务的形式运行。

    基于 init.d 的初始化系统(如 upstart、sysvinit):

    /etc/init.d/random status

    /etc/init.d/random start

    /etc/init.d/random stop

    /etc/init.d/random restart

    以 systemd 作为初始化程序的系统:

    systemctl status random

    systemctl start random

    systemctl stop random

    systemctl restart random

    5 增强不可预测性或者性能

    假如你想增加你编译的 pandom 程序的不可预测性或者性能,你可以尝试增加或删减 CPU 时间测量选项。

    请按照自己的意愿,在源文件 test.s 和 tRNG.s 中增加或者移除 measurement blocks 字段。

    #measurement block

    mov $35,%rax

    syscall

    rdtsc

    […]

    #measurement block

    mov $35,%rax

    syscall

    rdtsc

    […]

    我们总是建议在使用个人定制的 pandom 实现来用于加密目地之前,先进行一些测试。

    make check

    假如你对测试的结果很满意,你就可以使用下面的命令来安装你的 pandom 实现。

    make install

    更多额外信息及更新详见
    http://ncomputers.org/pandom 。

    (题图:Pixabay,CC0)


    via: https://www.howtoforge.com/tutorial/how-to-install-pandom-a-true-random-number-generator/

  • [1]: pandom – http://ncomputers.org/pandom

  • [2]: ubits – http://ncomputers.org/ubit

  • [3]: ubits – http://ncomputers.org/ubit

  • [4]: 伪随机数序列测试 –
    http://www.fourmilab.ch/random/

  • [5]: Ilja Gerhardt 的 NIST 测试套件 –
    https://gerhardt.ch/random.php

  • [6]: Oliver – https://www.howtoforge.com/tutorial/how-to-install-pandom-a-true-random-number-generator/

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