[c#] System.Security.Cryptography.RandomNumberGenerator 대신 C # 클래스 System.Random을 사용하는 이유는 무엇입니까?

먼저 연결 한 프레젠테이션은 보안 목적으로 난수에 대해서만 설명합니다. 따라서 Random비보안 목적으로 나쁘다고 주장하지 않습니다 .

그러나 나는 그것이 있다고 주장한다. .net 4 구현에는 Random여러 가지 결함이 있습니다. 난수의 품질에 신경 쓰지 않는 경우에만 사용하는 것이 좋습니다. 더 나은 타사 구현을 사용하는 것이 좋습니다.

결함 1 : 시딩

기본 생성자는 현재 시간으로 시드됩니다. 따라서 Random짧은 시간 프레임 (약 10ms) 내에 기본 생성자 로 생성 된 모든 인스턴스 는 동일한 시퀀스를 반환합니다. 이것은 문서화되고 “설계에 따라”입니다. Random각 스레드 실행의 시작 부분에 단순히 인스턴스를 만들 수 없기 때문에 코드를 다중 스레드하려는 경우 특히 짜증이납니다 .

해결 방법은 기본 생성자를 사용할 때 각별히주의하고 필요한 경우 수동으로 시드하는 것입니다.

여기서 또 다른 문제는 시드 공간이 다소 작다는 것입니다 (31 비트). 따라서 Random완벽하게 임의의 시드로 50k 인스턴스를 생성 하면 아마도 생일 역설 로 인해 하나의 난수 시퀀스를 두 번 얻을 수 있습니다. 따라서 수동 파종도 쉽지 않습니다.

결함 2 :에서 반환 된 난수의 분포 Next(int maxValue)가 편향 됨

Next(int maxValue)분명히 균일하지 않은 매개 변수가 있습니다 . 예를 들어 계산 r.Next(1431655765) % 2하면 0샘플의 약 2/3를 얻을 수 있습니다. (답변 끝에 샘플 코드가 있습니다.)

결함 3 : NextBytes()방법이 비효율적입니다.

의 바이트 당 비용은를 NextBytes()사용하여 전체 정수 샘플을 생성하는 비용만큼 큽니다 Next(). 이것으로부터 나는 그들이 실제로 바이트 당 하나의 샘플을 생성한다고 생각합니다.

각 샘플에서 3 바이트를 사용하는 더 나은 구현 NextBytes()은 거의 3 배 빨라 집니다.

이 결함 덕분 에 내 컴퓨터 (Win7, Core i3 2600MHz) Random.NextBytes()보다 약 25 % 더 빠릅니다 System.Security.Cryptography.RNGCryptoServiceProvider.GetBytes.

누군가가 소스 / 디 컴파일 된 바이트 코드를 검사하면 블랙 박스 분석에서 찾은 것보다 더 많은 결함을 발견 할 것이라고 확신합니다.

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코드 샘플

r.Next(0x55555555) % 2 강하게 편향되어 있습니다.

Random r = new Random();
const int mod = 2;
int[] hist = new int[mod];
for(int i = 0; i < 10000000; i++)
{
    int num = r.Next(0x55555555);
    int num2 = num % 2;
    hist[num2]++;
}
for(int i=0;i<mod;i++)
    Console.WriteLine(hist[i]);

공연:

byte[] bytes=new byte[8*1024];
var cr=new System.Security.Cryptography.RNGCryptoServiceProvider();
Random r=new Random();

// Random.NextBytes
for(int i=0;i<100000;i++)
{
    r.NextBytes(bytes);
}

//One sample per byte
for(int i=0;i<100000;i++)
{
    for(int j=0;j<bytes.Length;j++)
      bytes[j]=(byte)r.Next();
}

//One sample per 3 bytes
for(int i=0;i<100000;i++)
{
    for(int j=0;j+2<bytes.Length;j+=3)
    {
        int num=r.Next();
        bytes[j+2]=(byte)(num>>16);
        bytes[j+1]=(byte)(num>>8);
        bytes[j]=(byte)num;
    }
    //Yes I know I'm not handling the last few bytes, but that won't have a noticeable impact on performance
}

//Crypto
for(int i=0;i<100000;i++)
{
    cr.GetBytes(bytes);
}