SecureRandom中nextXXX()函数和generateSeed()函数有何区别？

Question

SecureRandom中nextXXX()函数和generateSeed()函数有何区别？

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函数nextXXX()（例如nextInt()，nextFloat()和nextBytes()）与Java的SecureRandom类中的generateSeed(int numBytes): byte[]有什么区别？ "generateSeed"中的“种子生成算法”与安全随机生成器本身有何不同？

- Ashok

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你读过JavaDocs了吗？它们对我来说似乎非常清晰... - DavidPostill

@DavidPostill 感谢您的评论，是的，在发布这个问题之前我已经阅读了Java文档。如果您能解释一下区别，那将非常有帮助。 - Ashok

为什么？如果您能解释一下您不理解Javadoc的哪个部分，那将非常有帮助。它们的区别在于它们并不相同。 - user207421

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@EJP 修正了问题，我认为JavaDoc对generateSeed的作用并不是那么清晰，“种子生成算法”根本没有被指定。 - Maarten Bodewes

@owlstead 感谢您为了更清晰而编辑问题，是的，我正在寻找种子生成算法。 - Ashok

3个回答

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随机数函数依赖于一个初始值，从该值生成一系列随机数（请了解PRNG - 伪随机数生成）。next函数将返回从该初始值（种子）生成的下一个数字。generateSeed()将为PRNG生成一个新的初始值。

- roelofs

不会重新启动我的机器。但是你可以使用它来启动或种植另一个生成器。 - Maarten Bodewes

这本来是一个非常通用的答案，抱歉。看起来提问者并没有完全理解概念，而是实现它的方式。 - roelofs

好的，但是最后一行并不正确，它本身并不能重新启动任何东西。如果你修正了它，我很乐意点赞。 - Maarten Bodewes

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实际上，nextXYZ()和generateSeed()做的事情完全相同，通常如此。 SecureRandom.nextBytes()和SecureRandom.generateSeed()实际上只是简单的包装器，将调用转发到SecureRandomSpi.engineGenerateSeed()和SecureRandomSpi.engineNextBytes()，它们分别包含实际的实现。 SecureRandomSpi的具体实现取决于所选的算法，当然！然而，对于Windows平台上的默认SecureRandom算法（即"Windows-PRNG"），我们可以从源代码中看到engineNextBytes()和engineGenerateSeed()做的事情完全相同：它们都调用一个名为PRNG.generateSeed()的本地方法，这是一个最终调用Win32 API函数CryptGenRandom()的C++函数，该函数来自操作系统。

详细信息请参见此处。

实施"NativePRNG"算法在Linux/Unix和MacOS上是有点复杂的。但是，基本上，engineNextBytes()和engineGenerateSeed()再次都会最终进入相同的方法 - 即RandomIO.readFully()。该方法简单地从与/dev/[u]random关联的InputStream中读取"随机"字节，即内核随机数源。

有关详细信息，请参见此处：

所有其他的[Secure]Random.nextXYZ()方法，比如nextInt()，nextLong()或nextDouble()，都会调用一个名为next()的内部方法，该方法提供了所需的随机位数。而且，不足为奇的是，next()方法最终会调用nextBytes()方法 - 因此，在SecureRandom的情况下，会调用SecureRandomSpi.engineNextBytes()。

- JavaNoob42

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可以查看英文原文，
原文链接

- Maarten Bodewes · Accepted Answer

generateSeed() 并不使用由随机数生成器生成的任何字节。相反，它只是一个 穿透到 SecureRandom 实现使用的熵源，在其自身需要种子时进行种子化。

例如，在 Oracle 提供的 Java SE 上调用以下代码：

// initSeed is just zero valued bytes
byte[] initSeed = new byte[16];

SecureRandom secureRandom = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG");
secureRandom.setSeed(initSeed);

byte[] seed = secureRandom.generateSeed(16);

byte[] data = new byte[16];
secureRandom.nextBytes(data);

System.out.printf("Seed: %s%n", Hex.toHexString(seed));
System.out.printf("Data: %s%n", Hex.toHexString(data));

对于seed，实际上会给出不同的值，而对于data，则总是给出相同的值。换句话说，generateSeed使用操作系统请求16字节的熵来生成种子，而随机数生成器只被initSeed初始化，因此总是生成相同的伪随机数流。

警告：这仅用于说明问题；您不应该依赖任何SecureRandom实例返回除随机字节之外的任何内容。关于setSeed的行为因不同的实现而异。Oracle的"SHA1PRNG"提供程序将其作为唯一的种子，其他提供程序可能会选择将其混合到PRNG状态中（例如，较新的Android实现始终会生成随机数据）。