创建加密安全密码。并验证它是否有效

Question

我正在开发一个也可以生成密码的软件。它基本上是这样的：

static char AllowedChars[] = {...}
static int passwordLength = 123;

std::string password;

std::random_device rd;
std::mt19937 mt(rd());
std::uniform_int_distribution<int> dist(0, sizeof(AllowedChars) - 1);
for (int i = 0; i < passwordLength; ++i) {
    int index = dist(mt);
    password.push_back(AllowedChars[index]);
}

我怎么知道这个算法会创建加密安全密码？

我知道random_device 依赖于编译器、目标平台、它自己的版本等。我也不能依赖像std::random_device::entropy 这样的方法的输出，因为它可能只是一个固定值。见：http://www.pcg-random.org/posts/cpps-random_device.html

我也无法对其输出进行黑盒测试：https://security.stackexchange.com/questions/83254/how-to-check-randomness-of-random-number-generators

我如何知道使用了哪个“随机性来源”（即哪个 RNG）？如果种子有足够的熵？（显然，这必须在编译后的二进制文件上完成，因为静态源代码无法揭示这些细节。） 通过这个输出，我可以验证是否使用了 CSPRNG。

Answer 1

基于Mersenne Twister 的pseudorandom 数字生成器不加密安全。

MT 不适合加密用途的原因是，给定一组输出，您可以开始对下一个输出做出准确的预测。

加密安全要求所有原语和底层协议在不牺牲熵或一致性的情况下在加密上是可靠的。

统一性非常重要，不仅密码是“随机的”，而且是统一的。

例如，ECDHE 之后的共享秘密（在散列之前商定的椭圆曲线点）很可能是随机秘密，但它肯定不是统一的！

我见过的最好的方法是来自this 答案：

“DH 密钥交换的结果是一个组元素，它与组中随机/均匀分布的元素在计算上无法区分.然而，需要注意的是一个均匀分布的组元素不是（读：必然）一个均匀分布的字符串（后者必须有每个位等于 0 的概率为 1/2，等于 1 的概率为 1/2)"

因此，为了更直接地回答您的问题，如果您想构建一个密码生成器，我只需将一个字节数组从 CSPRNG（如 /dev/(u)random 或板载 TRNG）编码为十六进制，而不是构建一个特殊的密码细绳。如果您这样做，请记住十六进制的精确格式（分隔符、大写或小写）。

如果您使用C，为什么不直接使用libsodium 到generate 随机字节，它既优雅又安全。

Answer 2

可能不会，因为 Mersenne twister 算法是不安全的，并且可以确定算法的状态，尤其是在有足够的输出可用的情况下。不幸的是，passwordLength 整数设置为 123 - 太高了。所以这可能会泄露信息。相反，您可以尝试使用std:random_device 直接 而不是mt19937。在我看来，没有特别需要特殊库。但是，您必须确保您的 std:random_device 版本是安全的（通常作为强化 std: 库的一部分）。

使用统一范围从字母表中选择密码字符的原则（如代码所示）应该被认为是正确的。要了解密码的可能强度，您可以获取有效字符数量的 2-log，然后将其与密码中的字符数量相乘。好的密码应该至少有 48 到 64 位的强度，好的密码应该在 64 位以上。当然，上面的算法无法检查你是否偶然生成了一个弱密码，所以你不能完全确定。不过，拥有足够大的密码应该可以解决这个问题。通常，如果您允许 all ASCII 可打印字符，您可以假设每个字符最多 6.6 位，因此 10-12 个字符应该可以。对于十六进制，您当然希望每个字符 4 位，对于基数 64，每个字符 6 位。

请注意，许多系统对密码有愚蠢的要求，这使得该方案过于简单。系统可能需要特定数量的特殊字符或数字。密码长度的限制通常也是一个问题。

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我认为使用保证使用系统的RNG的随机数设备对于安全性至关重要。您可能想尝试另一个执行此操作的随机数生成器，但不幸的是，在许多库中有许多编译选项，最后您必须确保自己是我想的。

创建您自己的uniform_random_bit_generator（替换mt19937 和random_device 是这样做的一种方法，因此您可以使用依赖于它的其他std: 功能。该接口仅在C++ 20 中指定不过，是的，到了那里。