利用Fortuna算法生成伪随机数

目的

通过python利用Fortuna算法生成伪随机数。

设计思路

  • 编程语言:Python 2.7

  • 运行系统:Ubuntu 18.04

  • 随机源

    选取Linux系统下的/dev/random作为随机源;

    /dev/random是Linux内核下的设备文件,用于记录环境噪声,常用于生成随机数

    参考:https://zh.wikipedia.org/wiki//dev/random

  • 共设计四个文件,其作用如下

    1. generator.py,用作发生器

      包含函数如下:

      1. reseed(seed),用于重新生成种子,seed为上一次生成随机数后的种子
      2. set_key(key),用于生成新的密钥,kay为旧密钥
      3. generate_blocks(n),分组,用于生成AES加密数据块,n为分组数目,返回16n字节的随机字符串
      4. pseudo_random_data(n),用于生成随机数据,n为要生成随机数据的字节数,返回n字节随机数据

      使用pyan && Graphviz生成generator.py文件下的函数之间的调用关系如下:

    2. accumulator.py,用作累加器

      包含函数如下:

      1. random_data(n),用于生成伪随机数,n表示要生成伪随机数的字节数
      2. add_random_event(s,i,e),用于加入随机事件,当随机源有另外一个随机事件时,就调用此函数,s表示源编号范围,i表示赤字编号范围,e表示时间数据

      使用pyan && Graphviz生成accumulator.py文件下的函数之间的调用关系如下:

    3. seedcreator.py,用于种子文件管理,生成和更新种子文件

      包含函数如下:

      1. seed_update(accumulator),用于生成和更新种子文件

      使用pyan && Graphviz生成seedcreator.py文件下的函数之间的调用关系如下:

    4. main.py,调用并整合上述三个文件,构成Fortuna伪随机数生成器

      包含函数如下:

      1. main(),用做输入输出接口,接收输入的生成的随机数的字节数目,调用其他函数生成并输出随机数;
  • 利用 pycallgraph生成项目的动态调用图如下,符合设计

程序运行结果

程序运行结果如下,输出随机数的字节码,每次程序调用都会重新生成种子文件,实现了Fortuna算法的随机数生成。

程序源代码

https://github.com/Leeyuxun/PyFortuna

本文标题: 利用Fortuna算法生成伪随机数

文章作者: 李钰璕

发布时间: 2020年04月20日 - 16:50

最后更新: 2020年04月20日 - 17:17

原始链接: https://www.leeyuxun.icu/利用Fortuna算法生成伪随机数.html

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