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如何安装 pandom : 一个针对 Linux 的真随机数生成器

2017-05-17 20:44    评论: 2 收藏: 3    

本教程只针对 amd64/x86_64 架构 Linux 内核版本大于等于 2.6.9 的系统。本文将解释如何安装 pandom,这是一个由 ncomputers.org 维护的定时抖动真随机数生成器。

简介

在现在的计算机状况下,比如说配置了固态硬盘(SSD)的个人电脑和虚拟专用服务器(VPS)的环境中,Linux 内核内置的真随机数发生器提供的吞吐量很低。

而出于各种不同的加密目的使得对真随机数的需求持续增长,从而使得这个低吞吐量问题在 Linux 实现中变得越来越严重。

在与上述相同的物理或者虚拟环境下,并假设没有其它进程以 root 身份向 /dev/random 进行写操作的话,64 ubits/64 bits 的 pandom 可以以 8 KiB/s 的速率生成随机数。

1 pandom 的安装

1.1 获得 root 权限

Pandom 必须以 root 身份来安装,所以在必要的时候请运行如下命令:

su -

1.2 安装编译所需的依赖

为了下载并安装 pandom,你需要 GNU as 汇编器、GNU make、GNU tar 和 GNU wget (最后两个工具通常已被安装)。随后你可以按照你的意愿卸载它们。

基于 Arch 的系统:

pacman -S binutils make

基于 Debian 的系统:

apt-get install binutils make

基于 Red Hat 的系统:

dnf install binutils make
yum install binutils make

基于 SUSE 的系统:

zypper install binutils make

1.3 下载并析出源码

下面的命令将使用 wget 和 tar 从 ncomputers.org 下载 pandom 的源代码并将它们解压出来:

wget http://ncomputers.org/pandom.tar.gz
tar xf pandom.tar.gz
cd pandom/amd64-linux

1.4 在安装前进行测试 (推荐)

这个被推荐的测试将花费大约 8 分钟的时间,它将检查内核支持情况并生成一个名为 checkme 的文件(在下一节中将被分析)。

make check

1.5 确定系统的初始化程序

在安装 pandom 之前,你需要知道你的系统使用的是哪个初始化程序。假如下面命令的输出中包含 running,则意味着你的系统使用了 systemd,否则你的系统则可能使用了一个 init.d 的实现(例如 upstart、sysvinit)。

systemctl is-system-running
running

1.6 安装 pandom

一旦你知道了你的系统使用何种 Linux 实现,那么你就可以相应地安装 pandom 了。

使用基于 init.d 作为初始化程序(如: upstart、sysvinit)的系统:

假如你的系统使用了一个 init.d 的实现(如: upstart、sysvinit),请运行下面的命令来安装 pandom:

make install-init.d

以 systemd 作为初始化程序的系统:

假如你的系统使用 systemd,则请运行以下命令来安装 pandom:

make install-systemd

2 checkme 文件的分析

在使用 pandom 进行加密之前,强烈建议分析一下先前在安装过程中生成的 checkme 文件。通过分析我们便可以知道用 pandom 生成的数是否真的随机。本节将解释如何使用 ncomputers.org 的 shell 脚本 entropyarray 来测试由 pandom 产生的输出的熵及序列相关性。

:整个分析过程也可以在另一台电脑上完成,例如在一个笔记本电脑或台式机上。举个例子:假如你正在一个资源受到限制的 VPS 上安装 pandom 程序,或许你更倾向于将 checkme 复制到自己的个人电脑中,然后再进行分析。

2.1 获取 root 权限

entropyarray 程序也必须以 root 身份来安装,所以在必要时请运行如下命令:

su -

2.2 安装编译所需的依赖

为了下载并安装 entropyarray, 你需要 GNU g++ 编译器、GNU make、GNU tar 和 GNU wget。在随后你可以任意卸载这些依赖。

基于 Arch 的系统:

pacman -S gcc make

基于 Debian 的系统:

apt-get install g++ make

基于 Red Hat 的系统:

dnf install gcc-c++ make
yum install gcc-c++ make

基于 SUSE 的系统:

zypper install gcc-c++ make

2.3 下载并析出源码

以下命令将使用 wget 和 tar 从 ncomputers.org 下载到 entropyarray 的源码并进行解压:

wget http://ncomputers.org/rearray.tar.gz
wget http://ncomputers.org/entropy.tar.gz
wget http://ncomputers.org/entropyarray.tar.gz

tar xf entropy.tar.gz
tar xf rearray.tar.gz
tar xf entropyarray.tar.gz

2.4 安装 entropyarray

:如果在编译过程中报有关 -std=c++11 的错误,则说明当前系统安装的 GNU g++ 版本不支持 ISO C++ 2011 标准,那么你可能需要在另一个支持该标准的系统中编译 ncomputers.org/entropy 和 ncomputers.org/rearray (例如在一个你喜爱的较新的 Linux 发行版本中来编译)。接着使用 make install 来安装编译好的二进制文件,再接着你可能想继续运行 entropyarray 程序,或者跳过运行该程序这一步骤,然而我还是建议在使用 pandom 来达到加密目地之前先分析一下 checkme 文件。

cd rearray; make install; cd ..
cd entropy; make install; cd ..
cd entropyarray; make install; cd ..

2.5 分析 checkme 文件

:64 ubits / 64 bits 的 pandom 实现所生成的结果中熵应该高于 15.977max 字段低于 70。假如你的结果与之相差巨大,或许你应该按照下面第 5 节介绍的那样增加你的 pandom 实现的不可预测性。假如你跳过了生成 checkme 文件的那一步,你也可以使用其他的工具来进行测试,例如 伪随机数序列测试

entropyarray checkme

entropyarray in /tmp/tmp.mbCopmzqsg
15.977339
min:12
med:32
max:56
15.977368
min:11
med:32
max:58
15.977489
min:11
med:32
max:59
15.977077
min:12
med:32
max:60
15.977439
min:8
med:32
max:59
15.977374
min:13
med:32
max:60
15.977312
min:12
med:32
max:67

2.6 卸载 entropyarray (可选)

假如你打算不再使用 entropyarray,那么你可以按照你自己的需求卸载它:

cd entropyarray; make uninstall; cd ..
cd entropy; make uninstall; cd ..
cd rearray; make uninstall; cd ..

3 使用 debian 的软件仓库来进行安装

假如你想在你基于 debian 的系统中让 pandom 保持更新,则你可以使用 ncomputers.org 的 debian 软件仓库来安装或者重新安装它。

3.1 获取 root 权限

以下的 debian 软件包必须以 root 身份来安装,所以在必要时请运行下面这个命令:

su -

3.2 安装密钥

下面的 debian 软件包中包含 ncomputers.org debian 软件仓库的公匙密钥:

wget http://ncomputers.org/debian/keyring.deb
dpkg -i keyring.deb
rm keyring.deb

3.3 安装软件源列表

下面这些 debian 软件包含有 ncomputers.org debian 软件仓库的软件源列表,这些软件源列表对应最新的 debian 发行版本(截至 2017 年)。

:你也可以将下面的以 # 注释的行加入 /etc/apt/sources.list 文件中,而不是为你的 debian 发行版本安装对应的 debian 软件包。但假如这些源在将来改变了,你就需要手动更新它们。

Wheezy:

#deb http://ncomputers.org/debian wheezy main
wget http://ncomputers.org/debian/wheezy.deb
dpkg -i wheezy.deb
rm wheezy.deb

Jessie:

#deb http://ncomputers.org/debian jessie main
wget http://ncomputers.org/debian/jessie.deb
dpkg -i jessie.deb
rm jessie.deb

Stretch:

#deb http://ncomputers.org/debian stretch main
wget http://ncomputers.org/debian/stretch.deb
dpkg -i stretch.deb
rm stretch.deb

3.4 升级软件源列表

一旦密钥和软件源列表安装完成,则可以使用下面的命令来更新:

apt-get update

3.5 测试 pandom

测试完毕后,你可以随意卸载下面的软件包。

:假如你已经在你的 Linux 中测试了 pandom , 则你可以跳过这一步。

apt-get install pandom-test
pandom-test

generating checkme file, please wait around 8 minutes ...
entropyarray in /tmp/tmp.5SkiYsYG3h
15.977366
min:12
med:32
max:57
15.977367
min:13
med:32
max:57
15.977328
min:12
med:32
max:61
15.977431
min:12
med:32
max:59
15.977437
min:11
med:32
max:57
15.977298
min:11
med:32
max:59
15.977196
min:10
med:32
max:57

3.6 安装 pandom

apt-get install pandom

4 管理 pandom

在 pandom 安装完成后,你可能想对它进行管理。

4.1 性能测试

pandom 提供大约 8 kB/s 的随机数生成速率,但它的性能可能根据环境而有所差异。

dd if=/dev/random of=/dev/null bs=8 count=512

512+0 records in
512+0 records out
4096 bytes (4.1 kB, 4.0 KiB) copied, 0.451253 s, 9.1 kB/s

4.2 熵和序列相关性检验

除了 ncomputers.org/entropyarray,还存在更多的测试,例如 Ilja Gerhardt 的 NIST 测试套件

entropyarray /dev/random 1M

4.3 系统服务

pandom 还可以以系统服务的形式运行。

基于 init.d 的初始化系统(如 upstart、sysvinit):

/etc/init.d/random status
/etc/init.d/random start
/etc/init.d/random stop
/etc/init.d/random restart

以 systemd 作为初始化程序的系统:

systemctl status random
systemctl start random
systemctl stop random
systemctl restart random

5 增强不可预测性或者性能

假如你想增加你编译的 pandom 程序的不可预测性或者性能,你可以尝试增加或删减 CPU 时间测量选项。

5.1 编辑源文件

请按照自己的意愿,在源文件 test.s 和 tRNG.s 中增加或者移除 measurement blocks 字段。

#measurement block
mov $35,%rax
syscall
rdtsc
[...]

#measurement block
mov $35,%rax
syscall
rdtsc
[...]

5.2 测试不可预测性

我们总是建议在使用个人定制的 pandom 实现来用于加密目地之前,先进行一些测试。

make check

5.3 安装定制的 pandom

假如你对测试的结果很满意,你就可以使用下面的命令来安装你的 pandom 实现。

make install

更多额外信息及更新详见 http://ncomputers.org/pandom 。

(题图:Pixabay,CC0)


via: https://www.howtoforge.com/tutorial/how-to-install-pandom-a-true-random-number-generator/

作者:Oliver 译者:FSSlc 校对:wxy

本文由 LCTT 原创编译,Linux中国 荣誉推出

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来自江苏南京的 Firefox 53.0|Windows 10 用户 2017-05-25 00:06 1 回复
较新的 intel CPU 支持 RNRAND 指令集,这个伪随机方法比较实用。
来自广东深圳的 Internet Explorer 8.0|Windows 7 用户 2017-05-19 11:22 回复
真随机? 扯淡。

LCTT 译者

共计翻译: 59 篇 | 共计贡献: 830
贡献时间:2015-01-27 -> 2017-05-05
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