在python中加密安全的伪随机混洗列表或数组
在python中加密安全的伪随机混洗列表或数组
提问于 2021-03-08 19:29:06
我需要一个混洗函数，使用CSPRNG (加密安全伪随机数生成器)，可以手动播种相同的种子相同的输出。
内置的random.shuffle() in Python可以手动设定种子，但它是not suitable for cryptographic use，将在Python3.11版本中删除。
据我所知，Crypto.Random.random.shuffle() from PyCryptodome不接受种子。
目前，我已经满足于由内置的random.shuffle()函数使用的Mersenne Twister来处理数字列表，但这远远不是理想的。作为内置的numpy.random.shuffle is not suitable for cryptographic purposes，混洗numpy数组也很受欢迎。数组/列表可能包含超过100亿个元素，因此性能和随机性是关键。
创可贴代码如下。
import numpy as np
from random import seed, shuffle
array = np.arange(10) # [0 1 2 3 4 5 6 7 8 9]
print(array)
seed(1)
shuffle(array)
print(array) # [6 8 9 7 5 3 0 4 1 2]回答 1
Stack Overflow用户
发布于 2021-03-14 09:06:50
CSPRNG通常在重新播种等方面存在问题，在操作期间从操作系统内的熵池中提取熵。因此，最好使用流密码，例如计数器模式下的AES。
那么同样重要的是，始终以相同的方式执行混洗操作。类似地，生成的比特流中的数字应该始终以相同的方式操作。如果对这些进行了优化或更改，结果将是不同的洗牌，从而破坏方案。
最后，您最好自己对此进行编程，这样就可以确保方法契约背后的代码不会更改。
这样做的要求是：
- 具有密钥大小的种子的流密码；
- 是“拒绝采样”的实现，以获得某个范围内的随机数；
- Fisher-Yates shuffle，以创建完全随机的随机洗牌。
如果大小不符合流密码，则可以对种子进行散列并获取最左边的字节。
该想法的演示(未经过充分测试或精心设计)：
import numpy as np
from Crypto.Cipher import ChaCha20
from Crypto.Random import get_random_bytes
array = np.arange(100) # [0 1 2 3 4 5 6 7 8 9]
seed = bytes([0x00]) * 32 # use SHA-256 to hash different size seeds
nonce_rfc7539 = bytes([0x00]) * 12
cipher = ChaCha20.new(key=seed, nonce=nonce_rfc7539)
zerobuf = bytes([0x00]) * 5
def sample(max):
# rejection sampling using rand(0..n * max) % max
# the value 2 is in there to make sure the number of bits is at least
# two higher than max, so that the chance of each candicate succeeding
# is higher
stream_size = (max.bit_length() + 2 + 7) // 8
max_stream_value = 1 << (stream_size * 8)
max_candidate = max_stream_value - max_stream_value % max
while True:
stream = cipher.encrypt(zerobuf[0:stream_size])
candidate = int.from_bytes(stream, "big")
if (candidate < max_candidate):
break
return candidate % max
def shuffle(list):
# do the Fisher-Yates shuffle
for i in range(len(list) - 1, 0, -1):
j = sample(i + 1)
list[i],list[j] = list[j],list[i]
# test only
print(array)
for i in range(0, 100):
shuffle(array)
print(array)页面原文内容由Stack Overflow提供。腾讯云小微IT领域专用引擎提供翻译支持
原文链接：
https://stackoverflow.com/questions/66528995
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