/dev/[u]random：对熵的解释 | Linux 中国当谈到 /dev/random 和 /dev/urandom

当谈到 /dev/random 和 /dev/urandom 的主题时，你总是会听到这个词：“熵（Entropy）”。-- James J

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编译自　|　http://jhurani.com/linux/2017/11/01/entropy-explained.html

　作者　|　James J

　译者　|　geekpi ?? ?? 共计翻译：

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篇贡献时间：1679 天

熵

当谈到 /dev/random 和 /dev/urandom 的主题时，你总是会听到这个词：“熵Entropy”。每个人对此似乎都有自己的比喻。那为我呢？我喜欢将熵视为“随机果汁”。它是果汁，随机数需要它变得更随机。

如果你曾经生成过 SSL 证书或 GPG 密钥，那么可能已经看到过像下面这样的内容：

need to generate a lot of random bytes

a good idea to perform

some other action

(

type on the keyboard

move the mouse

utilize the

disks

)

during the prime generation

;

this

gives the random number

generator a better chance to gain enough entropy

++++++++++..+++++.+++++++++++++++.++++++++++...+++++++++++++++...++++++

+++++++++++++++++++++++++++++.+++++..+++++.+++++.+++++++++++++++++++++++++>.

++++++++++>+++++...........................................................+++++

Not

enough random bytes available

Please

some other work to give

the OS a chance to collect

entropy

(

Need

290

bytes

)

通过在键盘上打字并移动鼠标，你可以帮助生成熵或随机果汁。

你可能会问自己……为什么我需要熵？以及为什么它对于随机数真的变得随机如此重要？那么，假设我们的熵的来源仅限于键盘、鼠标和磁盘 IO 的数据。但是我们的系统是一个服务器，所以我知道没有鼠标和键盘输入。这意味着唯一的因素是你的 IO。如果它是一个单独的、几乎不使用的磁盘，你将拥有较低的熵。这意味着你的系统随机的能力很弱。换句话说，我可以玩概率游戏，并大幅减少破解 ssh 密钥或者解密你认为是加密会话的时间。

好的，但这是很难实现的对吧？不，实际上并非如此。看看这个

Debian OpenSSH 漏洞

[1]

。这个特定的问题是由于某人删除了一些负责添加熵的代码引起的。有传言说，他们因为它导致 valgrind 发出警告而删除了它。然而，在这样做的时候，随机数现在少了很多随机性。事实上，熵少了很多，因此暴力破解变成了一个可行的攻击向量。

希望到现在为止，我们理解了熵对安全性的重要性。无论你是否意识到你正在使用它。

/dev/random 和 /dev/urandom

/dev/urandom 是一个伪随机数生成器，缺乏熵它也

不会

停止。

/dev/random 是一个真随机数生成器，它会在缺乏熵的时候停止。

大多数情况下，如果我们正在处理实际的事情，并且它不包含你的核心信息，那么 /dev/urandom 是正确的选择。否则，如果就使用 /dev/random，那么当系统的熵耗尽时，你的程序就会变得有趣。无论它直接失败，或只是挂起——直到它获得足够的熵，这取决于你编写的程序。

检查熵

那么，你有多少熵？

[

root@testbox

test

cat

proc

sys

kernel

random

poolsize

4096

[

root@testbox

test

cat

proc

sys

kernel

random

entropy_avail

2975

/proc/sys/kernel/random/poolsize，说明熵池的大小（以位为单位）。例如：在停止抽水之前我们应该储存多少随机果汁。/proc/sys/kernel/random/entropy_avail 是当前池中随机果汁的数量（以位为单位）。

我们如何影响这个数字？

这个数字可以像我们使用它一样耗尽。我可以想出的最简单的例子是将 /dev/random 定向到 /dev/null 中：

[

root@testbox

test

cat

dev

random

/dev/

null

[

]

19058

[

root@testbox

test

cat

proc

sys

kernel

random

entropy_avail

[

root@testbox

test

cat

proc

sys

kernel

random

entropy_avail

影响这个最简单的方法是运行

Haveged

[2]

。Haveged 是一个守护进程，它使用处理器的“抖动”将熵添加到系统熵池中。安装和基本设置非常简单。

[

root@b08s02ur

~]#

systemctl

enable haveged

Created

symlink

from

etc

systemd

system

multi

user

target

wants

haveged

service to

usr

lib

systemd

system

haveged

service

[

root@b08s02ur

~]#

systemctl

start haveged

在流量相对中等的机器上：

[

root@testbox

~]#

dev

random

/dev/

null

[

]

[

<=>

]

[

]

[

<=>

]

[

5.92

]

[

<=>

]

[

6.03

]

[

<=>

]

[

root@testbox

~]#

systemctl

start haveged

[

root@testbox

~]#

dev

random

/dev/

null

7.12MiB

[

1.43MiB

]

[

<=>

]

15.7MiB

[

1.44MiB

]

[

<=>

]

27.2MiB

[

1.46MiB

]

[

<=>

]

43MiB

[

1.47MiB

]

[

<=>

]

使用 pv 我们可以看到我们通过管道传递了多少数据。正如你所看到的，在运行 haveged 之前，我们是 2.1 位/秒（B/s）。而在开始运行 haveged 之后，加入处理器的抖动到我们的熵池中，我们得到大约 1.5MiB/秒。

via:

http://jhurani.com/linux/2017/11/01/entropy-explained.html

作者：

James J

[4]

译者：

geekpi

校对：

wxy

本文由

LCTT

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Linux中国

荣誉推出