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java中的SecureRandom在linux中的实现

老高 | 发布于 2022-10-07 23:03| 浏览()| 评论() | 收藏() | 点赞() | 打印

摘要: 在安全系统中，通常我们会使用securerandom去更安全的生成随机数，而默认的SecureRandom里使用的算法是SHA1PRNG。

在安全系统中，通常我们会使用securerandom去更安全的生成随机数，而默认的SecureRandom里使用的算法是SHA1PRNG。

Linux中的随机数发生器

在Linux操作系统中，有一个特殊的设备文件，可以用作随机数发生器或伪随机数发生器。

/dev/random

在读取时，/dev/random设备会返回小于熵池噪声总数的随机字节。/dev/random可生成高随机性的公钥或一次性密码本。若熵池空了，对/dev/random的读操作将会被阻塞，直到从别的设备中收集到了足够的环境噪声为止。

当然你也可以设置成不堵塞，当你在open 的时候设置参数O_NONBLOCK，但是当你read的时候，如果熵池空了，会返回-1

/dev/urandom

/dev/random的一个副本是/dev/urandom （"unlocked"，非阻塞的随机数发生器[4]），它会重复使用熵池中的数据以产生伪随机数据。这表示对/dev/urandom的读取操作不会产生阻塞，但其输出的熵可能小于/dev/random的。它可以作为生成较低强度密码的伪随机数生成器，不建议用于生成高强度长期密码。

Linux下设置随机数

/proc/sys/kernel/random

在此目录下，可以配置/dev/random的参数

Poolsize

The file poolsize gives the size of the entropy pool

Read-wakeup_threadhold

The file read_wakeup_threshold contains the number of bits ofentropy required for waking up processes that sleep waiting for entropy from /dev/random. The default is 64.

write_wakeup_threshold

The filewrite_wakeup_threshold contains the number of bits of entropy below which wewake up processes that do a select(2) or poll(2) for write access to /dev/random.

在JAVA中的配置发生器

在JAVA中可以通过两种方式去设置指定的随机数发生器

1. -Djava.security.egd=file:/dev/random或者 -Djava.security.egd=file:/dev/urandom

2. 修改配置文件java.security 在jvm_home\jre\lib\security

参数securerandom.source=file:/dev/urandom

/dev/random 是堵塞的，在读取随机数的时候，当熵池值为空的时候会堵塞影响性能，尤其是系统大并发的生成随机数的时候，如果在随机数要求不高的情况下，可以去读取/dev/urandom

整个流程如下：

JAVA中首先读取系统参数java.security.egd，如果值为空的时候，读取java.security配置文件中的参数securerandom.source, 在通常情况下，就是读取参数securerandom.source，默认值是/dev/urandom，也就是因该是不堵塞的。

但实际情况是，在测试linux环境下的时候，你会发现默认值却是堵塞的。

查看代码sun.security.provider.SeedGenerator.java

if (egdSource.equals(URL_DEV_RANDOM) || egdSource.equals(URL_DEV_URANDOM)){  
            try {  
                instance = new NativeSeedGenerator();  
                if (debug != null) {  
                  debug.println("the instance:"+instance.getClass());  
                    debug.println("Using operating system seed generator");  
                }  
            } catch (IOException e) {  
                if (debug != null) {  
                    debug.println("Failed to use operating system seed "  
                                  + "generator: "+ e.toString());  
                }  
            }  
        }  
else if (egdSource.length() != 0) {  
            try {  
                instance = new URLSeedGenerator(egdSource);  
                if (debug != null) {  
                    debug.println("Using URL seed generator reading from "  
                                  + egdSource);  
                }  
            } catch (IOException e) {  
                if (debug != null)  
                    debug.println("Failed to create seed generator with "  
                                  + egdSource + ": " + e.toString());  
            }  
        }

在代码中可以看到当配置值是file:/dev/random或者file:/dev/urandom的时候，启用NativeSeedGenerator, 而在linux下的NativeSeedGenerator类

class NativeSeedGenerator extends SeedGenerator.URLSeedGenerator{
    NativeSeedGenerator() throws IOException {
        super();
    }
}

只是简单的继承了一下URLSeedGenerator, 而对URLSeedGenerator默认的构造函数里则强制读取了文件/dev/random

URLSeedGenerator() throws IOException {
    this(SeedGenerator.URL_DEV_RANDOM);
}

也就是说哪怕设置了-Djava.security.egd=file:/dev/urandom,最后的结果一样是读取file:/dev/random, 不清楚究竟是代码的bug，还是有意为之？但解决办法相当的有趣，因为在上面的代码中强匹配了file:/dev/random，file:/dev/urandom的值

而对linux来说要表示urandom的路径就很多种方式了

比如file:/dev/./urandom 或者 file:/dev/../dev/urandom 这样就可以绕过JAVA的简单检查了，这应该是JAVA的一个security的bug

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